吴乘胜，陈 雄，孙立宪，顾 民，朱德祥

（1中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082；2上海市计算技术研究所，上海 200040）

静水中自由船模拖曳CFD模拟方法研究

吴乘胜1，陈 雄1，孙立宪1，顾 民1，朱德祥2

（1中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082；2上海市计算技术研究所，上海 200040）

基于RANS方程结合VOF处理自由面，建立了自由船模拖曳的数值模拟方法，并用于数条水面船模阻力的数值计算。数值模拟结果与模型试验的比较表明：在全Fr范围内，阻力数值计算结果与模型试验相差2%～3%之内，较拘束模计算准确度大为提高；兴波计算结果同样有明显改善；船模姿态的计算结果与模型试验也比较接近。建议在进行中高速水面船自由面绕流问题的数值计算时，使用自由模方法模拟。

自由船模；数值模拟；RANS方程；VOF方法

1 引 言

船舶阻力的准确预报长期以来一直是船舶研究设计人员关心的问题之一，也是CFD工作者关注的问题之一。为了运用CFD技术准确预报船舶/船模阻力，近年来，国内外研究人员做了大量的工作[1-5]，包括对计算区域、网格划分、湍流模型以及自由面处理等等各方面的研究，这些研究工作在一定范围内大幅提高了CFD预报精度。

众所周知，水面船绕流问题的一个重要特点是自由面的影响。正是由于自由面的存在，给水面船绕流数值模拟带来了一些困难。首先是自由面的模拟，经过研究人员长期的努力，目前已经有诸如VOF、Level-set等成功的算法得到了广泛的应用，并且不断有新的算法出现。其次，水面船航行会对其附近流场产生影响，使得压力场和剪应力场发生变化，这些变化反过来又会影响船舶的航行姿态，即产生升沉和纵倾；……