基于重叠网格的三体水翼复合船粘流运动预报方法研究
三体船虽然到20世纪90年代才引起人们的普遍关注,但由于总体性能独特,很快就成为各国竞相发展的重要船型之一,有关三体船水动力性能的研究也日益深入,但三体船粘流运动预报方法及其减摇装置的研究仍相对滞后,开展这方面研究具有重要的学术意义和工程价值.本文基于重叠网格技术,探索建立三体船粘流运动预报方法,并用于三体水翼复合船的运动预报,分析水翼系统减阻减摇的机理.主要工作如下:本文综合RANS方法、重叠网格技术、六自由度求解方法以及数值造波技术,突破复杂附体与船体网格重叠时的匹配及数据传递问题,建立了船舶六自由度运动的粘流预报方法.首先以DTMB5512单体船为研究对象,进行了迎浪规则波中运动响应的数值模拟,通过与试验结果的比较,验证了该数值方法在船舶运动预报上的有效性和可靠性.其次,为节省船舶粘流运动预报的计算时间,本文尝试采用白噪声波谱方法进行DTMB5512的运动预报.与试验值及规则波方法计算结果的比较表明,白噪声波谱方法的精度与规则波方法相当,但计算时间减少60%以上,这为后续深入研究打下了良好的基础.为进一步考核建立的六自由度运动预报方法在三体船上的有效性,本文对一型三体船在迎浪规则波中的运动进行了预报,数值结果与试验值吻合较好,表明该数值方法可用于三体船的运动预报.本文最后根据三体船的船型特点和运动特性,建立了适配水翼系统的三体水翼复合船简化模型,开展了三体水复合船及其裸船体快速性和耐波性的数值计算.数值结果与快速性模型试验结果吻合较好,表明该方法可较准确地预报三体船及三体水翼复合船的阻力与航态;由于缺乏规则波试验结果,本文定性分析了水翼系统的减摇效果,分析结果符合工程经验,表明本文建立的粘流方法可用于三体水翼复合船的运动预报,初步达到了工程应用的水平,为三体水翼复合船水动力性能的评估和优化提供了实用的研究方法和工具.同时,本文通过比较三体水翼复合船及其裸船体的快速性、耐波性计算结果,初步分析了水翼系统的减阻减摇机理,可为水翼系统的设计和适配提供参考.
- 作者：
- 徐伟光
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 流体力学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 何术龙；赵发明
- 中图分类号：
- U661.3
- 关键词：
- 三体船；三体水翼复合船；六自由度；重叠网格；RANS
- trimaran； hydrofoil hybrid trimaran； 6 DOF； overset grid； RANS