资源描述：
《船舶浅水水动力导数的数值计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第34卷第3期中国航海Vol.34No.32011年9月NAVIGATIONOFCHINASep.2011文章编号:1000-4653(2011)03-0069-05船舶浅水水动力导数的数值计算石爱国,闻虎,李理,刘可,刘博(海军大连舰艇学院,辽宁大连116018)摘要:船舶浅水水动力导数对研究浅水中船舶操纵性有重要的意义。以/Mariner0船模为研究对象,采用Realiz-ablek-E湍流模型来封闭RANS方程,运用SIMPLE算法,对两种水深的浅水定漂角、定舵角、纯艏摇试验进行了数值模拟。
2、实现了浅水水动力导数的求取,并将计算结果与模型试验结果进行对比,验证了方法的有效性。关键词:船舶,舰船工程;操纵性;计算流体力学;浅水水动力导数;数值模拟;模型试验中图分类号:U661.1文献标志码:AComputationofHydrodynamicDerivativesforShipsinShallowWaterShiAiguo,WenHu,LiLi,LiuKe,LiuBo(DalianNavalAcademy,Dalian116018,China)Abstract:Hydrodynamicd
3、erivativesofshipsinshallowwaterareessentialforstudyingshipmaneuverabilityinsha-llowwater.Takingtheshipmodel"Mariner"asthestudyingobject,thispapercarriesoutaseriesofnumericalsim-ulationunderstaticdrift,staticrudderandpureyawintwodifferentwaterdepthsbys
4、olvingtheReynolds-averageN-SequationswithRealizableturbulencemodelusingSIMPLEalgorithm.Thenumericalresultsarecomparedwithexperimentalresultsandcalculatedresultspublishedinliteraturetoprovetheeffectivenessofthenumericalmethod.Keywords:ship,navalenginee
5、ring;maneuverability;CFD;hydrodynamicderivativesforshallowwater;numericalsimulation;modelexperiment操纵性是船舶的重要航海性能,与航行的安全恰可弥补船模试验的不足。性和营运的经济性密切相关。近年来,船舶发展的借助流体动力学软件Fluent,采用有限体积法趋势之一是大型化。随着船舶吃水的增加,其在近(FiniteVolumeMechod,FVM),在特定的计算域岸、入海口、港湾和内河航行时,水深相对变浅
6、,出现内求解三维粘性不可压缩雷诺平均应力方程浅水效应的概率明显增大。船舶航行出现浅水效应(ReynoldsAverageNavier-Stokes,RANS),对船舶时,通常伴随有较显著的下沉和纵倾,操纵性变差,浅水域的定漂角、定舵角、纯艏摇试验进行了数值发生事故的风险明显大于深水航行。模拟,实现了对浅水位置、控制、旋转水动力导数的研究船体水动力随水深的变化,是研究浅水中求取。船舶操纵性重要的基础性工作,通常主要是通过系[3]列船模的变水深拘束船模试验,来研究浅水对水动1数学模型[1-2]力系数的
7、影响。拘束船模试验是目前公认的、最1.1控制方程有效的、精度能满足工程需要的方法。但其存在费5ui用高、周期长、不便于改变船型数据等不足。流体力连续方程:5x=0(1)i学粘性流理论的不断发展及计算机速度和容量的迅RANS方程:猛提高,为采用船舶计算流体力学(ShipComputa-5ui515p+uiuj=fi-+tionalFluidDynamic,SCFD)方法解决水动力问题5t5xjQ5xi提供了很好的条件。运用SCFD方法数值模拟船模55uiM-uciucj(2)水池试验,费用低、耗时短
8、、且便于修正船型,其优点5xj5xj收稿日期:2011-05-16作者简介:石爱国(1956-),男,吉林德惠人,教授,从事舰船操纵性研究。E-mail:AGShi56@yahoo.com.cn.70中国航海2011年第3期[4]式(1)、式(2)中:ui为流体时均速度分量;p为果。船模长为2.5m,宽为0.3598m,吃水为流体压强;fi为流体体积力分量;Q为流体密度;M为0.1166m,方形系数为0.588,模型缩尺比为流体的运动粘性系数;uci为相对于时均流速的湍流64.37
