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小水线面双体船粘性流数值模拟

许辉  
【摘要】: 小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hulls,SWATH)是近三十年逐渐发展起来的具有独特船型的高性能船舶。和传统船型相比,SWATH具有更多的优势,特别由于其优良的耐波性,目前已被大多数有造船及海洋探测优势的国家广泛采用。我国作为世界上的海洋大国之一,面临着人口的膨胀,土地的减少,能源的短缺等困难,在21世纪这个海洋的世纪,开发和利用海洋对我国尤为重要。在军事应用方面,SWATH也具有着无可比拟的优越性。因此,我国很有必要拥有自己的SWATH。自然而然,我们要对SWATH进行一系列的开发研究。 现在,计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)已经发展得相当成熟,各种CFD商业软件如雨后春笋般涌现出来,而且涉及的范围越来越广。CFD商业软件以其模拟复杂流动现象的强大功能、人机对话的界面操作以及直观清晰的流场显示得到了人们的广泛关注,其发展在西方国家得到了工业界和政府部门的大力支持。借助CFD商业软件这一开发平台,研究人员可以避免编程方面的重复性劳动,减轻繁琐沉重的编程工作量,有望加快自身工作的进度和提高自身工作的质量和水平。因此,我们完全可以利用商业软件来协助对SWATH的研究,加快我国开发SWATH这一高性能船型的步伐。 本文即利用商业软件FLUENT对SWATH的粘性流场进行了数值模拟。首先对一SWATH数学船型做了研究,得到不同航速下的物面总压力、物面切应力分布及相应的粘性阻力系数等结果,并将各航速下的粘性阻力计算结果和经验公式估算结果做了比较,吻合得较好。随后对一真实SWATH的粘性流场进行数值模拟。由各点的型值来建立模型,除了得到阻力方面的结果,还对该船型桨盘处的伴流分布做了研究。通过对这些例子的计算,进一步验证了利用FLUENT计算SWATH粘性流场的有效性和实用性。 本文是将商业软件用于SWATH粘性流场计算的一个尝试和探讨,随着今 武汉理工大学硕士学位论文 后工作的深入,将会取得更加令人满意的结果。随着我国对造船的日益重视, 对CFD科研力量投入的日益增加,相信在不久的将来,我国对SWrA’1,H这类 高性能船型的研究将会上一个新的台阶。


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