船舶浅水航行下沉量和纵倾的数值计算.pdf

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1、第24卷第3期(总第141期)船舶Vo1．24No．32013年6月SHIP＆B0ATJune，2013[研究与设计]船舶浅水航行下沉量和纵倾的数值计算吴明王骁应荣镕侯建军石爱国(海军大连舰艇学院航海系大连116018)[摘要]基于CFD方法对船舶浅水航行航态变化问题进行研究。通过同时求解RANS方程和刚体运动学方程对船舶浅水航行流场进行数值模拟．并根据浅水流场空间受限的特点，采用三种动网格相结合的方法，解决船舶在浅水中航行时航态变化的网格更新问题，在数值模拟中还考虑了螺旋桨旋转的影响。文中以$60船模(=0．6)为对象，计算了其浅水航行的下沉量和纵倾值，计算结果与船模水池试验数据

2、对比，吻合良好。[关键词]计算流体力学；螺旋桨；浅水；下沉；纵倾[中图分类号]U661．3[文献标志码】A[文章编号]1001—9855(2013)03—0007—05lTumen●Ca●lCa■lCU1IaUJ■0n0InS■nl●Ds●ln0Rageann1t·r-iml■nS1na●儿●0Wwat·erWUMingWANGXiaoYINGRong-rongHOUJian-jLI／1SHIAi—guo(DalianNavalAcademy，DepaamentofNavigation，Dalian116018，China)Abstract：Astudyonthenavigatio

3、nbehaviorforshipsinshallowwaterhasbeencarriedoutbasedonCFD．ThispapernumericallysimulatesflowfieldaroundshipinshallowwaterbysimultaneouslysolvingequationsofReynoldsAveragedNavier-Stokes(RANS)andkinematicequationsofarigidbody．Tosettlethemeshupdateissuefortheshipsinshallowwaterwhenthenavigationbe

4、haviorischanged，thispaperadoptsthemethodofcouplingthreedynamicmeshaccordingtothecharacteristicsoflimitedspaceofshallowwater．Italsoconsiderstheinfluenceofthepropellerrotation．Thenumericalsimulationiscarriedoutona$60model(Cb=0．6)tocalculatetheshipsinkageandtrimtravellinginshallowwater．Thenumeric

5、alresultsareingoodagreementwiththeexperimentaldata．Keywords：CFD；ship；propeller；shallowwater；sinkage；trim具代表性的是1967年．Tuck利用细长体理论提出O引言的计算公式⋯。后期在Tuck公式的基础上．学者们又发展了许多解析式及半经验的计算公式。第23船舶在浅水航行时，由于船体周围流场的压力届IrI’I'C操纵性委员会专门对浅水及受限水域船舶和速度分布不均匀，会产生比较明显的下沉现象。尤的操纵性问题进行研究总结，并推荐一些实际广泛其是大型船舶在浅水高速航行时，船体下沉现象更应用的

6、计算公式[2-5]。对保证船舶浅水航行安全起到加明显，这已经成为影响船舶浅水航行安全的重要一定的指导作用。因素之一。为了确保船舶航行安全，许多学者对船虽然针对船舶浅水域航行下沉量的研究已取得舶浅水航行的下沉现象进行了理论研究和试验。最不少成果，但这些研究多基于势流理论方法。忽略了[基金项目】辽宁省博士科研启动基金项目(20111037)，辽宁省优秀青年人才基金项目(2012J21DW027)。[收稿日期】2013—01—10；[修回日期]2013加3—25【作者简介]吴明(1984一)，男，博士，研究方向：船舶耐波性。王骁(1980一)，男，博士，讲师，研究方向：舰船操纵性。应荣镕

7、(1984一)，男，硕士，讲师，研究方向：舰船操纵性。侯建军(1973一)，男，博士，高级工程师，研究方向：舰船耐波性。石爱国(1956一)，男，教授，研究方向：舰船操纵性。7第24卷第3期(总第141期)船舶V01．24No．32013年6月SHIP＆B0ATJune，2013流体的粘性影响，而船舶浅水流场与船体及水底的RNGk-e二方程_6湍流模型封闭上述方程组。该模壁面效应密切相关；因此．采用势流方法研究船舶浅型是由重正化群理论推导得出．其湍流动能和湍流水流场有