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上海交通大学学报 2016年第1期50卷 115-122页

作者：刘晗马宁邵闯顾解忡上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

为探究有限宽度水域中大型船舶的水动力特性,基于计算流体力学(CFD)技术对限宽水域中的平面运动机构(PMM)试验进行数值模拟.在对有限水域宽度的PMM试验的动态模拟上,开发了混合动网格技术,数值计算结果与循环水槽PMM试验结果对比证明采... 详细信息

为探究有限宽度水域中大型船舶的水动力特性,基于计算流体力学(CFD)技术对限宽水域中的平面运动机构(PMM)试验进行数值模拟.在对有限水域宽度的PMM试验的动态模拟上,开发了混合动网格技术,数值计算结果与循环水槽PMM试验结果对比证明采用该方法有效.继而模拟不同宽度水域中的PMM试验,分析船舶水动力随运动速度变化的关系.结果表明,限宽水域中水动力随运动速度变化的非线性特征更为显著,船舶操纵加速度导数增大,位置导数减小,旋转导数的绝对值有所增加,二阶非线性导数值变化较大.

关键词：计算流体力学限宽水域混合动网格技术平面运动机构试验水动力导数

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循环水槽平面运动机构试验及其斜航试验的数值模拟

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大连海事大学学报 2016年第2期42卷 8-13,22页

作者：刘晗马宁邓德衡顾解忡上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

为避免拖曳水池对平面运动机构试验的工况限制并提高测量精度,使用循环水槽开展平面运动机构试验.以大型油轮KVLCC2模型为研究对象,在多个工况下对其进行斜航试验、纯横荡试验和纯艏摇试验,测得船舶操纵性运动所需的水动力数据.将研究... 详细信息

为避免拖曳水池对平面运动机构试验的工况限制并提高测量精度,使用循环水槽开展平面运动机构试验.以大型油轮KVLCC2模型为研究对象,在多个工况下对其进行斜航试验、纯横荡试验和纯艏摇试验,测得船舶操纵性运动所需的水动力数据.将研究结果与日本海上技术安全研究所(NMRI)的试验结果进行对比,证明循环水槽平面运动机构试验具备较强的可靠性.此外,采用通用CFD软件对KVLCC2模型在循环水槽中不同漂角的斜航试验进行数值模拟.将计算得到的水动力及力矩与实验数据进行对比,结果表明,该数值模拟方法适用于循环水槽斜航试验的水动力计算.

关键词：循环水槽平面运动机构试验斜航试验计算流体动力学(CFD) 操纵水动力导数数值模拟

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基于CFD技术数值模拟平面运动机构试验

基于CFD技术数值模拟平面运动机构试验

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作者：刘山武汉理工大学

学位级别：硕士

操纵性是船舶航行的重要性能之一,与航行的安全密切相关。计算机数值模拟是操纵性预报的重要方法,但预报的精度很大程度上取决于操纵运动水动力导数的精度。平面运动机构试验是求取操纵运动水动力导数精确可靠的方法,但是试验费用昂贵... 详细信息

操纵性是船舶航行的重要性能之一,与航行的安全密切相关。计算机数值模拟是操纵性预报的重要方法,但预报的精度很大程度上取决于操纵运动水动力导数的精度。平面运动机构试验是求取操纵运动水动力导数精确可靠的方法,但是试验费用昂贵周期较长,也不方便进行不同船体型线操纵性的优化。随着计算流体力学技术的发展,数值计算方法越来越广泛的用于确定操纵运动船体水动力,尤其是数值计算方法可以方便地得到流场细节和进行重复计算,因而特别适合于在船舶设计阶段对不同船型的操纵运动流场和水动力情况进行比较,进而得到不同设计方案操纵性的优劣。本文对平面运动机构试验运动形式进行分析,并在小振幅平面运动假设和Abkowitz三阶非线性操纵运动数学模型的基础上,建立了平面运动机构试验水动力模型。以DTMB5415为研究对象,建立三维几何实体模型,基于两相流和动网格技术,将操纵运动方程和RANS方程耦合求解,采用带壁面函数的SSTk-ω湍流模式,VOF法来捕捉自由液面,建立直航阻力计算模型。在直航阻力的基础上采用非定常的数值计算方法模拟船模纯横荡、纯首摇运动,计算得到不同状态下的船体水动力和力矩,对数值计算数据进行处理和分析,通过SR法和MR法得到相应的船体水动力导数,并将数值计算结果同船模试验结果相比较,验证数值计算方法模拟船模平面运动机构试验的有效性。为数值模拟船舶操纵运动提供支持的同时进而推进数值计算方法在工程实际中的运用。

关键词：操纵运动 CFD 非定常数值模拟平面运动机构试验水动力导数

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小振幅平面运动机构试验黏性流场数值模拟

小振幅平面运动机构试验黏性流场数值模拟

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第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议

作者：杨勇邹早建楼鹏宇上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海交通大学海洋工程国家重点实验室

本研究应用CFD通用软件Fluent,通过使用动网格和滑移网格技术,对约束船模小振幅平面运动机构(PMM)试验的非定常黏性流场进行数值模拟。假设船舶航速很小,自由面兴波的影响可以忽略。以大型油轮KVLCC1模型为研究对象,对其在深水和浅水中... 详细信息

本研究应用CFD通用软件Fluent,通过使用动网格和滑移网格技术,对约束船模小振幅平面运动机构(PMM)试验的非定常黏性流场进行数值模拟。假设船舶航速很小,自由面兴波的影响可以忽略。以大型油轮KVLCC1模型为研究对象,对其在深水和浅水中的PMM试验纯横荡运动及在浅水中的PMM试验纯首摇运动黏性流场进行了数值模拟,计算了作用在船体上的横向力和首摇力矩;通过将本文的计算结果与现有的试验数据进行对比,验证了本文数值方法的有效性。在此基础上,分析了摇荡运动幅值和频率对水动力的影响,并由横向力和首摇力矩的计算结果得到了操纵运动线性水动力导数。

关键词：船舶操纵平面运动机构试验黏性流数值模拟

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循环水槽在平面运动机构试验中的应用及其数值验证

循环水槽在平面运动机构试验中的应用及其数值验证

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2013年船舶水动力学学术会议

作者：刘晗马宁邓德衡顾解忡上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海交通大学海洋工程国家重点实验室

与传统的拖曳水池试验相比,应用循环水槽开展平面运动机构试验,可通过长时间的连续测量获得稳定、精细的试验结果,同时也可进行可视化观测测量。本研究应用上海交通大学新建的循环水槽试验装置,以大型油轮KVLCC2模型为研究对象,对其进... 详细信息

与传统的拖曳水池试验相比,应用循环水槽开展平面运动机构试验,可通过长时间的连续测量获得稳定、精细的试验结果,同时也可进行可视化观测测量。本研究应用上海交通大学新建的循环水槽试验装置,以大型油轮KVLCC2模型为研究对象,对其进行了多个工况下的斜航和纯横荡、纯艏摇试验,测量了水动力数据。此外,采用通用CFD软件,对KVLCC2模型在相同工况下的斜航试验进行了数值验证,将计算得到的水动力、力矩与实验数据进行对比。研究结果证明循环水槽平面运动机构试验结果可信,具有较高的实用性,相应CFD模拟计算具备一定的工程实用精度。

关键词：循环水槽平面运动机构试验 CFD模拟操纵水动力导数

来源： cnki会议评论

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“海鸥号”水下滑翔机设计及其水动力性能研究

“海鸥号”水下滑翔机设计及其水动力性能研究

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作者：杨磊上海交通大学

学位级别：硕士

水下滑翔机是一种不依靠外部推进装置的水下自主航行器,通过改变自身净浮力和重心位置实现锯齿运动及螺旋运动,是一种新兴的海洋观测技术平台,具有续航久、能耗低、航程远、成本低以及易操作的特点。当前,水下滑翔机在监测海洋环境、研... 详细信息

水下滑翔机是一种不依靠外部推进装置的水下自主航行器,通过改变自身净浮力和重心位置实现锯齿运动及螺旋运动,是一种新兴的海洋观测技术平台,具有续航久、能耗低、航程远、成本低以及易操作的特点。当前,水下滑翔机在监测海洋环境、研究海洋物种、油气工业工程等领域均有广泛应用。因此,水下滑翔机的研究对我国海洋事业发展意义重大。本文依托项目基础研制出一台最大深度500米,可在垂直方向监测的水下滑翔机样机,并针对“海鸥号”水下滑翔机的系统设计和水动力计算两大方面进行详细阐述,其主要研究工作如下:本文中水下滑翔机由浮力调节系统、姿态调节系统、控制系统、通讯定位系统以及载体结构组成。其中,浮力调节系统实现了对排水体积的精确测量;姿态调节系统能够调节俯仰角和横滚角;自主研发的控制系统可实现对浮力和姿态系统的控制以及传感器数据采集和存储;载体结构能够满足各子系统布置需求,且结构强度符合工作需求。水下滑翔机的水动力是由惯性类水动力和粘性类水动力构成。针对惯性类水动力,本文一方面采用了基于势流的面元法,另一方面采用了基于CFD软件模拟滑翔机的平面运动机构试验方法,通过详细阐述两种方法原理及过程,对比所求得“海鸥号”滑翔机结果,进而分析两者的优劣势。针对于粘性类水动力,本文采用了基于CFD软件模拟滑翔机直航和斜航运动的方法,同时介绍了拖曳水池试验的原理、试验装置及过程,并将CFD结果与拖曳试验结果对比,从而验证了CFD方法的精确度满足工程要求。此外,基于上述所求水动力结果,对滑翔机垂面运动状态和外场湖试结果进行分析,进一步验证水动力的准确性。

关键词：水下滑翔机水动力面元法平面运动机构试验计算流体力学拖曳水池试验

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