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哈尔滨工程大学学报 2018年第8期39卷 1269-1277页

作者：何广华张子豪王正科漆池哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院山东威海264209

为了对迎浪航行船舶的大幅运动和甲板上浪进行预报分析,基于自由液面捕捉法的多相流软件FINE/Marine建立了数值模型,基于该模型对wigley船甲板上浪的动态过程进行了系统的模拟。针对甲板上浪的重要影响因素(波长和波幅等)模拟了在不同... 详细信息

为了对迎浪航行船舶的大幅运动和甲板上浪进行预报分析,基于自由液面捕捉法的多相流软件FINE/Marine建立了数值模型,基于该模型对wigley船甲板上浪的动态过程进行了系统的模拟。针对甲板上浪的重要影响因素(波长和波幅等)模拟了在不同波长下wigley船的运动响应和不同波幅下wigley船的甲板上浪过程。为了更加真实地模拟上浪过程,模型基于粘性流理论,采用固-液-气三相流耦合模型,并利用BRICS可压缩型离散格式精确捕捉自由液面,减小自由液面附近构成函数的数值扩散,比较理想地处理了波浪破碎和自由液面的复杂演化问题。基于该数值模型计算了wigley船的辐射问题,其结果与试验数据相符较好。模拟和分析了wigley船各时段的运动响应特性和水动力性能特性,模拟结果表明相对波长1.2的海况更易发生上浪现象。该研究成果对甲板上浪问题的机理探索以及甲板上浪导致的冲击载荷研究具有重要的作用,对船体主尺度和结构的设计具有一定的参考价值。

关键词：甲板上浪数值模拟界面捕捉辐射问题冲击载荷运动响应 wigley

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wigley船波浪增阻的研究

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中国水运（下半月） 2014年第6期14卷 14-17页

作者：何霞海装舰艇部北京10071

全球变暖问题日趋严重,船舶的温室气体排放受到广泛关注。作为船舶耐波性研究的重要内容之一,船舶在波浪中的阻力性能参数直接影响其能耗。文中采用STAR-CCM软件,以一条wigley船模为研究对象,分别计算研究了其约束模型和自由模型在静水... 详细信息

全球变暖问题日趋严重,船舶的温室气体排放受到广泛关注。作为船舶耐波性研究的重要内容之一,船舶在波浪中的阻力性能参数直接影响其能耗。文中采用STAR-CCM软件,以一条wigley船模为研究对象,分别计算研究了其约束模型和自由模型在静水及迎浪情况下的阻力及相关性能。讨论了约束模型和自由模型计算结果的差异以及忽略纵倾和升沉对静水阻力计算结果的影响。对wigley船自由模型在不同波高和波长下的波浪中阻力进行了计算和比较,研究了忽略纵倾和升沉的情况下船舶波浪中阻力计算结果的差异,并讨论了波长和波高的变化对船舶波浪中总阻力计算结果的影响。

关键词：波浪增阻静水阻力迎浪阻力升沉和纵倾 wigley 数值模拟

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wigley船甲板上浪过程模拟

Wigley船甲板上浪过程模拟

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第九届全国流体力学学术会议

作者：张子豪何广华张世军哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院船舶与海洋工程系

本文针对迎浪航行船舶的甲板上浪问题,采用基于自由液面捕捉法的多相流软件FINE/Marine建立了数值模型并展开了相应研究。基于该模型模拟了wigley船甲板上浪的全过程,并对波浪周期、幅值等参数对船舶运动、甲板上浪的影响展开了分析。... 详细信息

本文针对迎浪航行船舶的甲板上浪问题,采用基于自由液面捕捉法的多相流软件FINE/Marine建立了数值模型并展开了相应研究。基于该模型模拟了wigley船甲板上浪的全过程,并对波浪周期、幅值等参数对船舶运动、甲板上浪的影响展开了分析。本模拟采用固-液-气多相流耦合模型,其中精确的BRICS液面捕捉技术有效得解决了波浪破碎和自由液面大变形的难题。基于该模型,计算分析了wigley船在甲板上浪过程中所受到的冲击载荷、各时段船舶运动特性和水动力性能特性;部分结果与已发表的实验结果进行了对比验证。相关研究结果对船体主尺度和结构强度的设计具有一定的参考价值。

关键词： wigley 甲板上浪数值模拟液面捕捉

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wigley船甲板上浪的冲击载荷

Wigley船甲板上浪的冲击载荷

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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

作者：张子豪何广华张婧文荆芃霖哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院

为了对迎浪航行船舶的甲板上浪冲击载荷进行预报分析,本研究基于自由液面捕捉法的多相流软件FINE/Marine建立了相应的数值模型,并基于该模型对wigley船甲板上浪的动态过程进行了系统的模拟。针对甲板上浪的重要影响因素(波幅等),模拟了... 详细信息

为了对迎浪航行船舶的甲板上浪冲击载荷进行预报分析,本研究基于自由液面捕捉法的多相流软件FINE/Marine建立了相应的数值模型,并基于该模型对wigley船甲板上浪的动态过程进行了系统的模拟。针对甲板上浪的重要影响因素(波幅等),模拟了两组波幅下wigley船的甲板上浪过程。为了更加真实地呈现甲板上浪过程,本模型采用基于黏性流理论的固—液—气三相流耦合模型和利用BⅪCS可压缩型离散格式来精确捕捉自由液面,从而比较理想地处理了波浪破碎和自由液面的复杂演化问题。基于该数值模型模拟和分析了wigley船在甲板上浪过程中各时段受到的冲击载荷。该研究成果对船体主尺度和结构强度的设计具有一定的参考价值。

关键词：甲板上浪冲击载荷数值模拟液面捕捉 wigley

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非线性波浪中航行wigley船的波浪增阻分析

非线性波浪中航行Wigley船的波浪增阻分析

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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...

作者：何广华张子豪陈丽敏杨晓彤哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院

船舶耐波性的准确预报是船舶设计的关键要素之一。首先基于CFD软件FINE/Marine建立了三维数值波浪水池,通过求解不可压缩RANS(Reynolds-Average Navier-Stokes)方程和k-ω(SST-Menter)湍流模型模拟船体阻力和黏性流场。为了更加真实地... 详细信息

船舶耐波性的准确预报是船舶设计的关键要素之一。首先基于CFD软件FINE/Marine建立了三维数值波浪水池,通过求解不可压缩RANS(Reynolds-Average Navier-Stokes)方程和k-ω(SST-Menter)湍流模型模拟船体阻力和黏性流场。为了更加真实地模拟船舶耐波性问题,本模型黏性流模型采用固-液-气三相流耦合模型,并利用BRICS可压缩型离散格式精确捕捉自由液面,减小自由液面附近构成函数的数值扩散,可较理想地处理波浪破碎和自由液面大变形等复杂问题。最后,计算了线性波浪和非线性波浪中的船体运动和波浪增阻,并与相应的试验结果进行对比,验证了该模型的精确性与可靠性。通过对比线性波浪和非线性波浪中计算结果的差别,来探究非线性效应对波浪增阻的影响。对波浪增阻研究,可为高性能水动力船型提供优化的标准,从而实现节省船舶燃料与降低CO的排放。

关键词：波浪增阻运动响应 FINE/Marine wigley

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Velocity Decomposition Method for Ship Advancing in Calm Water Simulation

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World Journal of Engineering and Technology 2017年第4期5卷 42-50页

作者： Ji Zhao Renchuan Zhu Guoping Miao State Key Laboratory of Ocean Engineering Collaborative Innovation Center for Advance Ship and Deep-Sea Exploration Shanghai Jiao Tong University Shanghai China

In this study, a viscous-inviscid method based on velocity decomposition is presented. The velocity of the flow field is decomposed into viscous velocity and inviscid velocity, the inviscid velocity is applied for the whole domain, which includes the damping area, and the remaining viscous velocity is just acting on a small domain around the ship hull according to the boundary layer theory. The remaining viscous velocity is computed by a modified N-S equation which coupled the inviscid part, after the inviscid velocity is obtained by solving Euler equation. The simulation of wigley hull advancing in calm water is accomplished with present method also the decomposed velocity has been studied. The result shows the present method is robust and can be a practical method for partial viscous correction.

关键词： Inviscid/Viscous Modified N-S Equation Velocity Decomposition wigley Hull

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船体阻力计算中网格划分方法研究

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船舶工程 2013年第1期35卷 13-15,51页

作者：邱云明邓锐镇江船艇学院江苏镇江212003 哈尔滨工程大学多体船技术国防重点学科实验室哈尔滨150001

由于网格划分中多种因素的影响,导致船体阻力等水动力性能的计算难以获得较精确的结果。文章针对粘性流体力学算法(FLUENT软件),探讨了影响船舶水动力学计算的若干网格因素,对网格生成中部分因素的影响进行了考察。通过一系列的计算、分... 详细信息

由于网格划分中多种因素的影响,导致船体阻力等水动力性能的计算难以获得较精确的结果。文章针对粘性流体力学算法(FLUENT软件),探讨了影响船舶水动力学计算的若干网格因素,对网格生成中部分因素的影响进行了考察。通过一系列的计算、分析,提出改进计算的方案,确定了适用于工程实际计算的参数,据此对船体阻力进行了计算,与试验结果比较表明有较好的符合程度。

关键词：船体阻力网格划分 CFD wigley

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基于侧体水翼的五体船耐波性优化研究

基于侧体水翼的五体船耐波性优化研究

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作者：匡培钦上海交通大学

学位级别：硕士

五体船在快速性、适航性、耐波性及节能减排等方面表现优秀,近几年越来越引起国内外学者的关注。但五体船在空载或小摇荡时,由于前两个片体处于出水状态,其各项性能与三体船无异,这便导致五体船空载耐波性相对减弱。基于此,论文创新性... 详细信息

五体船在快速性、适航性、耐波性及节能减排等方面表现优秀,近几年越来越引起国内外学者的关注。但五体船在空载或小摇荡时,由于前两个片体处于出水状态,其各项性能与三体船无异,这便导致五体船空载耐波性相对减弱。基于此,论文创新性的提出水翼五体船的船型概念,通过在五体船主船体及侧体之间加装水翼构造复合型五体船,将五体船及水翼有机结合在一起,并对侧体水翼的耐波性改善作用进行了优化研究。对于侧体水翼的耐波性改善作用研究,论文借助HydroSTAR耐波性通用软件,通过分别计算水翼五体船及常规五体船横摇响应因子、纵摇响应因子、垂荡响应因子等重要耐波性指标数值,定性地对比分析水翼五体船的耐波性优势。对于侧体水翼优化研究,论文主要针对侧体水翼攻角进行,同样借助HydroSTAR耐波性通用软件,分别计算-2°至14°攻角范围内的横摇响应幅值、纵摇响应幅值、垂荡响应幅值,通过离散化分析的方式求解水翼最优攻角。通过水翼五体船和常规五体船计算结果对比分析可以得出,对于横摇运动、纵摇运动及垂荡运动,总体上看水翼五体船耐波性要优于常规五体船,且其摇荡响应最大幅值也远低于常规五体船。通过攻角优化分析可以得出,不同浪向下五体船的横摇稳定性、纵摇稳定性及垂荡稳定性随攻角的变化具有趋势一致性;对于横摇运动、纵摇运动及垂荡运动等三个重要的耐波性方面,攻角最优值也具有一致性;对于搭配NACA 4415翼型水翼的wigley船型水翼五体船,其耐波性角度对应最优攻角为10°;船体不同装载状态有导致船舶静水航态改变的可能,针对耐波性而言,8°攻角至12°攻角范围均为可选优化攻角。

关键词：五体船水翼耐波性攻角 wigley

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赛艇粘性流场的数值模拟

赛艇粘性流场的数值模拟

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作者：高玉玲武汉理工大学

学位级别：硕士

赛艇运动是现代奥运会的一个大项，其比赛成绩的好坏，不仅与运动员的体能、运动技术有关，还与赛艇器材的水动力性能密切相关。为了提高赛艇比赛成绩，世界上赛艇强国一方面应用现代高科技训练运动员，以最大限度地提高其体能和运动技... 详细信息

赛艇运动是现代奥运会的一个大项，其比赛成绩的好坏，不仅与运动员的体能、运动技术有关，还与赛艇器材的水动力性能密切相关。为了提高赛艇比赛成绩，世界上赛艇强国一方面应用现代高科技训练运动员，以最大限度地提高其体能和运动技术，另一方面应用现代计算流体力学方法研究赛艇器材的水动力性能，用理论与数值方法优化艇型。每次大赛欧美强国都有新器材出现，种类多，更新快;而我国还没有自行设计的适合我国运动员特点的赛艇，参加国际大赛的赛艇基本上向国外购买或租用，因此中国队常与金牌失之交臂。从近几年国际大赛的情况来看，我国的体能训练已经达到世界一流水平，造成失利的主要因素是器材，器材的水动力性能直接影响比赛的成绩。为了在大赛中获得好成绩，赛艇的水动力性能研究成为赛艇运动的当务之急。传统船舶设计研究需要进行大量的模型试验，耗费大量的人力、财力，周期长。过去几十年来对船舶水动力数值方法的不断探索和研究，计算机硬件、网格技术和数据库的显著发展，船舶计算流体力学(船舶CFD)方法在计算能力和实用化方面都发生了深刻的变化，分析船舶及其附体的性能和流动细节的CFD软件的功能也越来越强，基本上能达到工程应用要求。将舰船CFD技术运用于赛艇这种特殊的船型，国外研究的较多，也取得了不少可喜的成果，但少见公开文献报道。目前我国还少见使用现代流体力学方法来研究赛艇的性能。本文利用计算流体力学商用软件FLUENT对—wigley数学船型进行了粘性绕流数值模拟，分析了网格划分方法、各种离散格式、常用的边界条件、近壁面处理方法。选取雷诺时均方程(RANS)为控制方程，采用多块结构网格，分离式求解器隐式方案，近壁面选用近壁模型，微分方程的离散使用有限体积法，对流项采用二阶迎风格式离散，扩散项使用中心差分格式，速度压力耦合方程采用SIMPLEC算法，在不改变其他条件下，探求了不同湍流模式对数值结果的影响。结果表明Realizable k—ε模型得到的结果最为接近试验结果，这为下一步模拟单人赛艇时湍流模式的选取提供了经验。在上述工作的基础上，本文还采用FLUENT软件对某单人赛艇进行了粘性绕流数值模拟，得到了艇的表面压力分布、粘性阻力及粘性阻力系数，与试验结果吻合得好;同时还得到了形状因子(1+k)，与他人根据试验结果得到的回归公式计算结果很接近。从而，采用商用FLUENT软件可以很好的预报赛艇的粘性阻力、流场速度分布等性能特征，可以获得比经验公式结果更为详细的流场信息，从而为赛艇设计提供依据。

关键词： wigley FLUENT 赛艇粘性绕流数值模拟

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