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一种冰区航行
船舶流
固耦合的CFD-FEM-DEM模拟方法
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一种冰区航行船舶流固耦合的CFD–FEM–DEM模拟方法一种冰区航行船舶流固耦合的CFD–FEM–DEM模拟方法一种冰区航行船舶流固耦合的CFD–FEM–DEM模拟方法
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一种基于仿真的上浪砰击下
船舶流
固耦合分析方法和系统
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船舶
阻力及粘性
流
场的数值模拟
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当前船舶阻力的预测大多数是用经验公式来估算,或者做模型试验换算到实船阻
力。前者有估算不准且得不到船舶周围流场的实际情况,而后者虽能较准确的估算实船
的总阻力,但依然对船舶的周围流场、尾流场不能精确描述。而且模型试验还受到模型
尺寸等实际因素制约不能进行特殊情况下的试验。模型试验还花费巨大以至增加了造船
成本。
随着计算机的快速发展,船舶计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称
CFD)方法在计算能力和实用化方面都发生了深刻的变化。其计算船舶的阻力和模拟周围
流场的流动细节的功能越来越强,精度上基本能达到工程应用要求,而且花费较模型试
验少很多。
本文采用目前广泛应用的商业计算流体力学通用软件FLUENT数值模拟具有自由
液面的船舶的粘性流场,自由液面采用VOF(Volume OfFluid)法进行处理。计算对象是
已经做过详细试验,比较成熟的系列60船型。通过大量的试算,选取一个合适的湍流
模式,并确定湍流参数。将计算结果与经验公式估算结果和模型试验结果进行比较,给
出波高、速度矢量等计算值。然后参考这一算例,又模拟计算了一条实尺度油船的摩擦
阻力和粘性流场。
数值计算模拟结果表明,FLUENT可以比较精确的预报船舶的摩擦阻力。对于小尺
度的船模,预报的总阻力相差在20%以内。VOF法可以较好的反映出船体兴波情况。
通过与无自由液面的结果比较,清晰的显示出自由液面对船舶粘性流场的影响。而且真
实的模拟出实尺度船舶流场的压力、流线情况。
这为商业计算流体力学软件FLUENT在计算具有自由表面的船舶阻力方面和其他
性能研究的实用性和准确性提供了一些依据。
船舶资料
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易
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