箱型船強(qiáng)制橫搖水動力試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著對船舶橫搖運(yùn)動問題日益關(guān)注，如何確定船舶橫搖阻尼、了解橫搖流場流動特征已經(jīng)成為船舶水動力學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。確定橫搖阻尼的方法主要有三種：船舶模型橫搖試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)公式和基于粘流的數(shù)值模擬方法。以試驗(yàn)的方式確定橫搖阻尼是最直觀有效的手段，船舶橫搖阻尼預(yù)報(bào)的經(jīng)驗(yàn)公式也是基于試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)回歸得到的。同時(shí)，考慮到數(shù)值模擬成本低、無觸點(diǎn)流場測量等優(yōu)勢，CFD技術(shù)在橫搖阻尼預(yù)報(bào)中得到普遍應(yīng)用，良好的CFD使用經(jīng)驗(yàn)對提高橫搖阻尼預(yù)報(bào)精度具有重要

2、意義。
　　本文針對強(qiáng)制橫搖下的水動力特征進(jìn)行研究，從模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩個(gè)方面展開工作。
　　首先以駁船模型為試驗(yàn)對象，利用自主設(shè)計(jì)的船模強(qiáng)制橫搖驅(qū)動裝置，實(shí)現(xiàn)船模做簡諧橫搖運(yùn)動下的橫搖水動力測試試驗(yàn)。模型試驗(yàn)中完成了試驗(yàn)強(qiáng)制橫搖驅(qū)動裝置設(shè)計(jì)、驅(qū)動裝置精確性和可行性驗(yàn)證、強(qiáng)制橫搖試驗(yàn)水動力數(shù)據(jù)處理分析。通過數(shù)據(jù)處理測得橫搖水動力系數(shù)，討論其隨頻率和搖幅的變化規(guī)律，重點(diǎn)分析橫搖阻尼隨橫搖頻率和幅值變化的非線性特性。使用粒子圖

3、像測速（Particle Image Velocimetry，PIV）技術(shù)測量船模橫搖運(yùn)動流場，通過示蹤粒子圖像處理得到船模橫搖運(yùn)動時(shí)船體舭部附近的流動分離、漩渦泄出等現(xiàn)象。
　　然后基于VOF多相模，研究粘流數(shù)值計(jì)算中湍流模型、時(shí)間步長、網(wǎng)格質(zhì)量等參數(shù)對箱型浮體橫搖水動力計(jì)算收斂性和精度的影響，累積船舶橫搖CFD數(shù)值模擬經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上開展駁船橫搖水動力試驗(yàn)工況數(shù)值模擬，對比水動力系數(shù)的數(shù)值與試驗(yàn)結(jié)果，并比較FLUENT數(shù)值模擬