【摘 要】
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应用基于开源平台OpenFOAM开发的船舶与海洋工程CFD求解器—naoe-FOAM-SJTU,对一座浅水工况下带锚泊系统的浮式平台在规则波作用下的运动性能以及相应地形下波浪演化特性进行了数值模拟.首先对于该地形下不同周期的波浪进行了空场造波演化研究,发现所有波浪除了达到计算要求的工况外,都发生了不同程度的演化现象,呈现出明显的高阶特性.其次对于平台在规则波中运动性能进行了计算,RAO的计算结果与
【机 构】
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上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240
【出 处】
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第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会
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应用基于开源平台OpenFOAM开发的船舶与海洋工程CFD求解器—naoe-FOAM-SJTU,对一座浅水工况下带锚泊系统的浮式平台在规则波作用下的运动性能以及相应地形下波浪演化特性进行了数值模拟.首先对于该地形下不同周期的波浪进行了空场造波演化研究,发现所有波浪除了达到计算要求的工况外,都发生了不同程度的演化现象,呈现出明显的高阶特性.其次对于平台在规则波中运动性能进行了计算,RAO的计算结果与实验结果吻合良好,同时计算中还发现了运动的多种频率特性,并对运动曲线进行频谱分析,进一步探索各频率对应的分量.同时计算中还给出了次生波浪及爬高的强非线性现象,从而进一步阐释了近岛礁平台的非线性性能原因.
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以脉冲响应函数和泰勒展开边界元相结合的方法,分别基于NK和DB假设考虑定常势对非定常势的影响,对船舶水动力系数(附加质量和兴波阻尼),全浪向船舶F-K力和绕射波浪力脉冲响应函数求解.以Wigley船为例分析了以下参数的敏感性,包括脉冲计算总时间、时间步长,计算域大小,船体网格数目,自由面与匹配面网格密度.数值结果表明脉冲计算总时间需要取合适的取值范围,其他参数影响不大.
随着EEDI指数的设定以及船舶最小推进功率导则的要求,准确预测船舶波浪增阻已成为业界研究的热点.本研究使用泰勒展开边界元方法模拟了船舶迎浪状态下的运动与波浪增阻,并使用匹配方法提高计算稳定性.匹配方法的核心思想是,匹配面将流域分为内域和外域,内域使用Rankine源构建边界积分方程,外域采用时域格林函数构造边界积分方程,联立求解.采用泰勒展开边界元方法求解该边值问题.就空间离散、时间离散、自由面假
本研究考虑水池中池壁效应对浮体水动力的影响,利用一阶泰勒展开边界元法(TEBEM)求解非光滑物面速度精度高的优势,计算作用于浮体上的一阶波浪力、运动响应及二阶平均波漂力.该方法通过有限个三维频域格林函数关于池壁的镜像累加得到满足池壁边界条件的格林函数,构建完整边界积分方程并求解.选取有限吃水圆柱、漂浮半球验证该方法,得出不同波频下的计算结果,并与无池壁存在时结果对比分析.数值研究表明,池壁对于一阶
对验证和确认(Verification and Validation,V&V)在水翼非定常空化绕流中的适用性进行了研究.计算中采用了基于密度修正(Density Corrected Model,DCM)的RNGκ-ε湍流模型和Zwart空化模型.通过对水翼弦长方向不同剖面处的时均速度场的分析,研究了8种不确定度分析方法在水翼非定常空化绕流中的适用情况.研究结果表明:最小二乘法(Least Squa
航行体高速出水的过程涉及空泡的演化以及自由液面的效应,同时水动力载荷的迅疾演变会引发结构的运动响应,而结构的振动、变形又会影响流场的特性.本研究采用紧耦合的耦合策略,对三维弹性平头圆柱壳以一定姿态角垂直出水的过程进行了数值模拟,定性地分析了出水过程中弹性柱壳与空化流动相互作用的现象与机理.流场的计算采用了基于有限体积法的求解器,而结构区域的求解则使用了有限元法.仿真结果表明:圆柱壳在流场载荷的作用
超空泡技术已在水下超高速航行体中得到广泛应用.针对未来水面航行船、水下机动航行体的设计,超空化水翼将起到关键作用.本研究基于Mixture多相流模型,对绕超空化水翼TAP-1的流动进行数值模拟.计算翼型和携带下挂航行体的水翼的升阻特性曲线,分析流体动力特性,并对比两者计算结果,为超高速航行体的组合水翼设计与流体动力计算提供参考.
基于现有的二维拉格朗日分析技术,结合三维空化流动的特点,发展出一套适用于三维空化流动的拉格朗日分析技术.利用该方法,对绕Delft扭曲水翼空化流动中反向射流、侧向射流与主流在空化脱落过程中的作用进行了讨论.与原有二维分析技术相比,三维分析技术获取的有限时间李雅普诺夫指数(Finite-Time Lyapunov Exponent,FTLE)分布更能反映空化流动的复杂结构.由三维拉格朗日分析技术提供
船舶航行时,由于螺旋桨的空泡现象、船体水线部分卷入的大量空气、艏部兴波的破碎等因素,在尾部形成了一条含有大量气泡的尾迹流.本研究建立了重力和自由面影响下的水面船远场尾流扩散的数值模拟方法.采用该方法分别对不同粒径(10μm、100μm、1000μm)、不同气泡入口浓度(1.0、0.1、0.01)的气泡在水中的扩散流动进行了数值模拟.通过结果分析获得了水面船远场气泡尾流的流动扩散特征,为今后的深入研
轮缘推进作为新型推进方式已经逐步应用于各类水面和水下船舶,本研究针对其在水下航行体上的应用,以SUBOFF为研究对象,开展理论分析和数值模拟方法研究,分析推进系统内各部件间以及与主体的相互作用关系,给出效率分解方法.然后通过CFD手段,开展模型的阻力、自航工况模拟,获取相关的水动力与流场相关信息,确定自航点,计算出内置推进水下航行体的各个效率分量.