基于RANS-BEM耦合方法的船舶自航模拟研究

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1、：密级：分类号ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于ＲＡＮＳ－ＢＥＭ耦合方法的船舶自航模拟研究硕士研究生：王旭指导教师：郭春雨教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：段文洋教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于RANS-BEM耦合方法的船舶自航模拟研究硕士研究生：王旭指导教师：郭春雨教授学位级别：工学硕士专业学位名称：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学Classif

2、iedIndex:U.D.C.:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonCalculationMethodsofShipSelf-PropulsionPredictionBasedonRANS-BEMCouplingMethodCandidate:WangXuSupervisor:Prof.ChunyuGuoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringDesignandConstructionofNavalArchitectureSpecialty:andOcea

3、nStructureDateofSubmission:December,2017DateofOralExamination:March.2018University:HarbinEngineeringUniversity基于RANS-BEM耦合的船模自航计算方法的探究摘要螺旋桨为当前应用最为普遍的推进器。船舶自航时，船与桨之间相互作用会干扰两者各自的性能。船桨之间的相互作用的深入研究对于船舶型线及性能的优化都有十分重要的意义。研究船桨干扰的CFD方法，目前主要有船桨整体建模计算方法以及体积力方法，本文旨在探究基于RANS-BEM耦合的迭代型体积力法，

4、并且对比整体建模法以及描述型体积力法探讨其应用前景。首先通过与试验值对比，验证了裸船体阻力计算以及螺旋桨面元法计算方法，确定船体部分RANS方程的求解与螺旋桨部分BEM代码的可靠性。然后在文中分别应用整体建模方法，描述型体积力法以及RANS-BEM迭代型体积力法这三种方法，对KCS船模的推进性能进行计算；并参考相似原理，应用这三种方法求解的实船自航点，对比分析算得的自航因子，其中RANS-BEM迭代型体积力法优化了迭代机制，采用了一种无需嵌套迭代的新方法，减少了所需的计算步数。结果表明，三种方法都能够保证计算精度。其中整体建模方法有利于流场细节的表达

5、及桨盘面处伴流场的分析，体积力法则在整体性能评估计算效率上有独特的优势。计算结果证明了迭代型体积力法在进行自航模拟的可行性，并且由于螺旋桨计算部分能够减少大量复杂网格，可以应用在模拟实船自航的计算中。关键词：CFD;船桨干扰;船舶自航;整体建模方法;面元法;描述型体积力法;迭代型体积力法;耦合计算基于RANS-BEM耦合的船模自航计算方法的探究ABSTRACTPropellersarethemostcommonpropulsionforcurrentapplications.Theinteractionbetweenshipandpropellerw

6、illinterferetheperformanceofeachother.Reachonship-propellerinteractionissignificanttooptimizationofshipprofileandperformance.Ship-propellerinteractionCFDmethodsaremainlyconsistofintegralmodelingmethodandbodyforcemethods.Thepurposeofthispaperistoexploretheiterativebodyforcemetho

7、dbasedontheRANS-BEMcoupling,andtoexploreitsapplicationprospectsbycomparingwiththeintegralmodelingandtheprescribedbodyforcemethod.Firstofall,comparedwiththeexperimentalvalue,thecalculationoftheresistanceofthenakedhullandthecalculationmethodofthepropellersurfaceareamethodareverif

8、ied,inordertodeterminethereliabilityofsolutionoftheRAN