基于数值分析的船舶斜航运动水动力研究
2018-07-03廉静静
廉静静,杨 晓,尹 勇
(1.大连海事大学 航海学院,辽宁 大连 116026; 2. 大连海事大学 航海动态仿真和控制实验室,辽宁 大连 116026)
0 引 言
船舶操纵性能与船舶航行的安全性紧密相关,为了提高船舶的航行安全,负责海事安全的国际海事组织IMO(International Maritime Organization)于1993年颁布实施了InterimStandardsforShipManeuverability[1]以及2002年通过了StandardsforShipManeuverability[2],这使得船舶的操纵性能越来越受到关注和重视。近年来,由于采用数值计算方法能够提供船体和螺旋桨叶面周围独特的定性和定量流场信息,它已成为求取船舶操纵性水动力导数主流方法之一,可将取得船舶操纵性水动力导数代入船舶操纵运动方程,对船舶的操纵性实现预报,同时,采用数值计算方法也逐步成为船模实验方法的主要辅助手段。
利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法研究船舶水动力性能,国内外学者均开展了相关研究工作 , B. J. GUO等[3]研究了在顶浪中KVLCC2船舶运动的附加阻力;Y. T. JIN等[4]考虑了船舶尺度大小对KVLCC2船舶水动力系数的影响;田喜民等[5],刘晗等[6]对KVLCC2不同漂角的斜航运动进行了模拟,但这些研究对船体周围漩涡流场分布情况并未关注,且船体周围漩涡对船体的阻力、噪声密切相关,从而对船舶操纵性产生影响。笔者选用国际操纵性标准船型KVLCC2为研究对象,采用ANSYS FLUENT 14.5软件对该船模的斜航运动的黏性流场进行了数值模拟,对黏性流场中数值模拟中的计算网格、湍流模型等关键技术问题进行了深入研究,获得作用在船舶上的纵向水动力、横向水动力、艏摇力矩,并将计算的数值……
