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基于NURBS表达的船舶cfd快速建模研究

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基于NURBS表达的船舶CFD快速建模研究

作者：徐坤大连理工大学

学位级别：硕士

cfd计算是在船体曲面设计初期,对水动力性能进行预估的主要数值方法。目前cfd前处理一般是通过商业软件或者基于商业软件的二次开发来完成,而在船舶设计过程中,经常会对船体曲面进行局部修改,致使相似船型的cfd建模工作重复性大、效率... 详细信息

cfd计算是在船体曲面设计初期,对水动力性能进行预估的主要数值方法。目前cfd前处理一般是通过商业软件或者基于商业软件的二次开发来完成,而在船舶设计过程中,经常会对船体曲面进行局部修改,致使相似船型的cfd建模工作重复性大、效率低。非均匀有理B样条(NURBS)是船体曲面设计和表达中常用的数学工具。但目前未见有报道基于NURBS表达或设计的模型进行快速cfd建模的相关研究,这在一定程度上导致船体曲面设计与水动力性能分析的脱节。因此在船舶设计领域,船体曲面设计与cfd分析的集成程度高低对新船型开发和船舶优化设计具有极其重要的意义。本文首先从基于NURBS表达的平面曲线入手,开发以曲线为流域边界的cfd网格模型快速生成程序。以圆柱绕流问题为例,基于NURBS表达的圆曲线,实现了圆柱绕流问题的cfd快速建模。然后开发了基于NURBS表达船体曲面结构型网格的快速建模程序,该程序可以对首尾形状较简单的船型进行快速cfd建模。应用所开发的船舶cfd快速建模程序,分别针对基于NURBS表达的Wigley船模和具有平底的系列-60船模,通过用户输入的少量参数,快速自动生成了流域的cfd网格模型。将得到的网格模型在商业软件FLUENT中进行了cfd计算,验证了所开发的快速建模程序能用于船舶周围流域的cfd快速建模。在开发船舶的cfd快速建模程序时,首先基于NURBS表达的船体曲面,在ARX编程环境中生成对船舶周围流域离散的网格节点。然后对整个流域的网格节点和网格单元进行编号,定义网格单元,从而生成cfd软件能计算的结构网格模型。对具有平底、首尾形状较简单的船型,通过输入少量控制参数,该cfd快速建模程序均可实现基于NURBS表达船体曲面到网格模型的转换,快速生成对应的cfd网格。本文所开发的快速建模程序,为实现基于NURBS表达更复杂船型的cfd快速建模打下了良好的基础。

关键词：船舶cfd NURBS 快速建模网格模型 ObjectARX

基于Isight的船舶CAD/cfd集成优化研究

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基于Isight的船舶CAD/CFD集成优化研究

低傅氏数兴波数值预报的不稳定现象及其解决方案

2013年CAD/CAM学术交流会议

作者：张恒冯佰威刘祖源詹成胜武汉理工大学交通学院高性能船舶技术教育部重点实验室(武汉理工大学)

目前的船舶CAD(Computer Aided Design)研究往往还是以经验设计为主,而cfd(Computational FluidDynamics)技术仅仅作为一种评估和分析的手段,尚没有实现真正的性能驱动设计的目标。因此在重点探讨船舶CAD/cfd集成优化的实现途径时,文章... 详细信息

目前的船舶CAD(Computer Aided Design)研究往往还是以经验设计为主,而cfd(Computational FluidDynamics)技术仅仅作为一种评估和分析的手段,尚没有实现真正的性能驱动设计的目标。因此在重点探讨船舶CAD/cfd集成优化的实现途径时,文章分别阐述了基于FRIENDSHIP的参数化建模、基于SHIPFLOW的阻力计算以及基于Isight的数据集成和过程集成方法。最后,完成了5400TEU集装箱船的球鼻艏优化研究。研究表明:基于Isight的船舶CAD/cfd集成优化平台具有一定的工程应用价值。

关键词：船舶CAD 船舶cfd sight 集成优化

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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船舶力学 2021年第4期25卷 399-405页

作者：梁川赵峰中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

本文针对船舶在低傅氏(Froude)数兴波数值预报中容易出现计算不稳定的普遍现象,从离散差分格式出发,对控制方程离散格式进行数值分析,推导出船舶cfd所特有的(带自由面)不稳定项形式,从理论上来解释这一现象。同时,根据所推导的数值耗散... 详细信息

本文针对船舶在低傅氏(Froude)数兴波数值预报中容易出现计算不稳定的普遍现象,从离散差分格式出发,对控制方程离散格式进行数值分析,推导出船舶cfd所特有的(带自由面)不稳定项形式,从理论上来解释这一现象。同时,根据所推导的数值耗散项的表达形式,提出了低Froude数计算稳定性的控制策略,主要为采用时间一阶隐式格式;减小时间步长;适当加密自由面附近的网格;综合应用前三种策略。

关键词：低Froude数计算稳定性船舶cfd 差分格式

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船体阻力计算中模型常(系)数的敏感性研究

船舶力学 2011年第11期15卷 1217-1223页

作者：陈康黄德波李云波上海船舶研究设计院上海200032 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

在湍流模型方程的模型化过程中,引入了有一定取值范围的模型常(系)数。这些模型常(系)数的推荐值是否适用于船舶阻力的数值计算还有待确认。文中选取常见的标准k-ε和k-ω二方程湍流模型作为研究对象,变动湍流模型中的常(系)数并用于Wig... 详细信息

在湍流模型方程的模型化过程中,引入了有一定取值范围的模型常(系)数。这些模型常(系)数的推荐值是否适用于船舶阻力的数值计算还有待确认。文中选取常见的标准k-ε和k-ω二方程湍流模型作为研究对象,变动湍流模型中的常(系)数并用于Wigley船型和数学三体船型的阻力计算。从文中的数值计算可以看出:分别修正标准k-ε模型中的5个系数均不影响船体压阻力分量;除模型系数σk外,其他4个模型系数的修正对船体摩擦阻力有不同程度的影响。修正k-ω模型中的3个模型系数对压阻力分量无影响;对摩擦阻力分量有不同程度的影响。研究表明采纳这两种湍流模型用于船体阻力性能研究时船体摩擦阻力分量的计算值受模型常(系)数变动的影响不能忽略,而船体压阻力的计算结果对模型常(系)数不敏感,各模型常(系)数的推荐值对船体压阻力的计算具有鲁棒特性。文中研究有助于明确湍流模型常(系)数在船舶阻力性能研究中的适用性,而且有助于理解数值计算中湍流模型导致的误差和不确定因素。

关键词：船舶cfd 阻力计算二方程湍流模型湍流模型常(系)数

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基于cfd数值模拟的围网渔船操纵运动研究

基于CFD数值模拟的围网渔船操纵运动研究

作者：张勇大连理工大学

学位级别：硕士

船舶cfd数值模拟技术因其有节约资源、方便修改等诸多优点,在船舶水动力性能研究方面的应用越来越广泛。基于cfd技术的船舶操纵运动研究随着船舶cfd的发展,也取得了突飞猛进的进展。近年来,远洋渔业发展迅速,其规模和综合实力都有了显... 详细信息

船舶cfd数值模拟技术因其有节约资源、方便修改等诸多优点,在船舶水动力性能研究方面的应用越来越广泛。基于cfd技术的船舶操纵运动研究随着船舶cfd的发展,也取得了突飞猛进的进展。近年来,远洋渔业发展迅速,其规模和综合实力都有了显著的提升。围网渔船是海洋中上层水域鱼类捕捞的最主要船型,围网渔业也是我国现代海洋渔业的重要组成部分。良好的操纵性能是围网渔船安全的保障,因此围网渔船操纵运动的研究是有必要的。利用cfd方法针对围网渔船的操纵运动进行仿真,系统地分析操纵运动中船舶相应的水动力和力矩变化,求取其相关水动力导数,为建立船舶操纵运动方程提供基础数据,从而为围网渔船的操纵性评估提供依据,对围网渔船操纵性的研究有重要的意义。本文研究内容包括以下几方面:首先介绍了cfd数值模拟的相关基础理论,包括基本方程、边界条件、网格技术及VOF算法等。然后,对船舶操纵性cfd的相关内容进行了阐述,选取了本文所需的船舶操纵运动水动力计算模型,通过这些计算模型推导了相关水动力导数的求取公式,并以DTMB5415船模为验证船,对本文所采用的船舶操纵运动数值计算方法进行了验证,通过对结果的对比和分析,说明了本文数值模拟方法具有一定的可行性。接着,根据已确定的水动力计算模型和数值计算方法,对一艘长为36m的围网渔船的操纵运动进行了数值模拟,求取了该围网渔船的各水动力导数,并将其与经验回归公式所得的水动力导数进行对比,验证了本文方法求取围网渔船水动力导数的可行性和有效性,提供了一种较为简单有效的求取围网渔船水动力导数的方法。最后,考虑了围网网具对围网渔船操纵运动的影响,对考虑围网时围网渔船船舶操纵运动进行了数值模拟,得出了考虑网具时围网渔船操纵运动的水动力和力矩,通过与未考虑网具时结果的对比和分析,说明了在围网渔船的操纵运动研究中考虑网具影响的必要性,对围网渔船操纵运动的更深入研究具有参考价值。

关键词：围网渔船船舶cfd 船舶操纵运动水动力导数

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2500车滚装船阻力性能试验与计算

华东船舶工业学院学报 2003年第6期17卷 1-5页

作者：孙小江何炎平谭家华上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030

给出了2500车汽车滚装船的主要尺度和线型特征,并从船模试验和计算流体力学理论计算两个方面研究该船的阻力性能。

关键词：滚装船船模试验船舶cfd SHIPFLOW软件

船舶水动力节能装置节能效果的数值评估方法研究

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