基于openfoam的船舶与液舱流体晃荡在波浪中时域耦合运动的数值模拟

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1、基于OpenFOAM的船舶与液舱流体晃荡在波浪中时域耦合运动的数值模拟第１６卷第７期船舶力学Ｖｏｌ，】６Ｎｏ．７２０１２年７月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｉｐＭｅｃｈａｎｉｃｓＪｕｌ．２０１２文章编号：１００７－７２９４（２０１２）０７—０７，Ｏ—０９基于ＯｐｅｎＦＯＡＭ的船舶与液舱流体晃荡在波浪中时域耦合运动的数值模拟李裕龙１，朱仁传１，缪国平１，范菊１，陆志妹２（Ｉ上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，海洋工程国家重点试验室．上海２００２４０；２中国船舶及海洋工程设计研究院，上海２０００１１）摘要：波浪中载液船舶运动激励舱内液体的晃荡．舱内液体晃荡产生

2、的冲击力同时作用在舱壁上，进而影响船舶的运动姿态。波浪中船体水动力和时延函数是在势流理论范畴下采用切片法和脉冲响应函数方法计算获得的，液舱内液体非线性晃荡是基于粘性流理论实时计算模拟，两者耦合建立了波浪中载液船舶与液舱流体晃荡耦合的运动方程。论文基于开源ＣＦＤ开发平台ＯｐｅｎＦＯＡＭ，自主开发实现了船体运动与液舱晃荡的耦合计算程序。并进行了相应的数值模拟计算和验证工作。该方法完整地考虑ｒ波浪、船体和液舱晃荡之间的耦合作用。并结合船体内外流场特点分别采用了势流和粘性流理论，具有较高的计算效率。通过数值模拟计算和模型实验研究表明，数值—————————

3、——————————————————————————————————————模拟计算能够清晰显现出液舱晃荡对船体全局运动影响。船体运动计算结果与模型实验结果吻合良好。关键词：ＯｐｅａＦＯＡＭ；渡舱晃荡；脉冲响应函效；运动藕合；时域模拟中围分类号：Ｕ６６１．３文献标识码：ＡＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｈｉｐｍｏｔｉｏｎｓｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｔａｎｋｓｌｏｓｈｉｎｇｉｎｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｂａｓｅｄｏｎＯｐｅｎＦＯＡＭＬＩ２Ｙｕ－ｌｏｎｇ１，ＺＨＵＲｅｎ－ｃｈｕａｎｌ，ＭＩＡＯＧｕｏ－ｐｉｎｇ１，ＦＡＮＪｕｌ，ＬＵＺｈｉ－ｍｅｉ（ＩＴｈｅＳｔａｔｅＫｅ

4、ｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＯｃｅａｎａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈＭ一１ａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈ，ｇｈａｉ２００２４０。Ｃｈｉｎａ；２ＭａｒｉｎｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｉｍ，ＳｈａｎｇＩｌａｉ２０００１１，Ｃｈｉｒｔａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｎｋｓｌｏｓｈｉｎｇｉｎｓｈｉｐｃａｒｇｏｉｓｅｘｃｉｔｅｄｂｙｓｈｉｐｍｏｔｉｏｎｓ，ｉｎｔｈｅｍｅａｎｔｉｍｅｔｈｅｓｌｏｓｈｉｎｇｆｌｏｗｉｎｄ

5、ｕ———————————————————————————————————————————————ｃｅｓｉｍｐａｃｔｌｏａｄｏｎｔａｎｋｗａｌｌ，ｔｈｅｎａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｓｈｉｐｍｏｔｉｏｎ．ＷａｖｅｆｏｒｃｅｓａｃｔｉｎｇｏｎｓｈｉｐｈｕＵａｎｄｔｈｅｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｒｅｓｏｌｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｔｒｉｐｍｅｔｈｏｄａｎｄａｎｉｍｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅｆｕｎｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄｇｌｏｂａｌｓｈｉｐｍｏｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｃｏｕｐｌｉｎｇｗｉｔ

6、ｈｎｏｎｌｉｎｅａｒｔａｎｋｓｌｏｓｈｉｎｇｗｈｉｃｈｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｖｉｓｃｏｕｓｆｌｏｗｔｈｅｏｒｙ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｐｅｎｓｏｕｒｃｅＣＦＤｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍＯｐｅｎＦＯＡＭ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｅａｌ?ｅｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｈｉｐｍｏｔｉｏｎｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｔａｎｋｓｌｏｓｈｉｎｇｉｓａｃｈｉｅｖｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖａｌｉｄａｔｉｏｎａｔｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｏｆｗａｖｅ，

7、ｓｈｉｐｂｏｄｙａｎｄｔａｎｋｓｌｏｓｈｉｎｇｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｔａｋｅｎｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓｑｕｉｔｅｈｉ小ｅ燕ｃｉｅ———————————————————————————————————————————————ｎｅｙｆｏｒｉｔｔａｋｅｓａｄｖａｎｔａｇｅ０ｆｐａｔｅｎ—ｔｉａｌｆｌｏｗｔｈｅｏｒｙｆｏｒｏｕｔｅｒｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎｄｖｉｓｃｏｕｓｆｌｏｗｔｈｅｏｒｙｆｏｒｉｎｓｉｄｅｔａｎｋｓｌｏｓｈｉｎｇｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

8、ａｌｓｔｕｄｉｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｈｉｐｍｏｔｉｏｎｃｏｕｐｌｅｄｗｉ