船舶在长峰不规则波中顶浪纵向运动的数值模拟.pdf

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1、第35卷第7期2013年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．7Jul．，2013船舶在长峰不规则波中顶浪纵向运动的数值模拟刘可1，吴明2，杨波2(1．中国人民解放军91550部队，辽宁大连116026；2．海军大连舰艇学院，辽宁大连116018)摘要：结合已有的耐波性研究成果，在基于粘性流理论，运用CFD方法成功构建长峰不规则波数值波浪水池的基础上，选择国际船模试验水池会议(ITTC)推荐瘦削型标准船模DTMB5512作为试验对象，对船舶在长峰不规则波中纵向运动进行数值模拟，将数值模拟结果

2、与势流理论计算结果进行比对，效果良好。关键词：长峰不规则波；纵向运动；边界条件造波；数值模拟中图分类号：TN929．3文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)07—0018—07doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2013．07．004Researchonthenumericalsimulationthatship’Slongitudinalmotioninlong-crestedirregularwavesLIUKel，WUMin92，YANGB02(1．No．91550UnitofPLA，Dali

3、an116026，China；2．DalianNavalAcademy，Dalian116018，China)Abstract：Thispaperbasedonin-depthstudyoftherecentseakeepingresearchresultsandsuccessfullyconstructionthelong-crestedirregularwavetankbytheCFDmethod．Choosetheinternationaltowingtankconference(ITrC)recommendedshipmodel

4、DTMB5512astheexperimentobjeet，tosimulateshipinlong—crestedirregularwaveslongitudinalmotionnumerically．theresultscomparedwiththepotentialflowtheoreticalcalculation，theeffectisgood．Keywords：long-crestedirregularwaves；longitudinalmotion；themethodofboundaryconditionsmadewave

5、s；numericaIsimulationO引言船舶航行的纵向运动主要包括船舶的纵摇及垂荡。严重的纵摇和垂荡将引起甲板上浪、砰击和失速等一系列后果，对船舶在海上的航行安全以及舰载武器的使用影响极大。因此，本文选取船舶的纵向运动作为研究对象，基于CFD方法对船模在长峰不规则波中顶浪运动进行数值模拟，具有迫切的现实意义。1波浪的数值模拟要实现对船模在长峰不规则波中顶浪纵向运动的数值模拟，首要前提就是构建精度满足耐波性计算要求的长峰不规则波数值波浪水池。所谓的数值波浪水池，是指对非线性波浪水动力以及浮体运动数值模拟设施的统称。它能够通过实验观

6、测为各种波浪理论的研究奠定坚实的物理基础，还能为海洋、船舶等工程设计提供可靠而高效的试验数据。本文基于粘性流理论构建长峰波数值波浪水池，采用有限体积法(FVM)对RANS方程和连续控制方程进行离散求解，利用Fluent软件的二次开发功能UDF，编写边界条件完成数值造波和阻尼消波功能。选用ITTC海浪谱作为目标海浪谱，构建长峰波数值波浪水池，并对其计算精度进行误差计算。1．1数值波浪水池的关键技术1．1．1数值造波数值造波是指用数值方法模拟波浪的生成过程，为数值模型实验提供各种形式的波浪环境条件。本收稿日期：2012—05—11；修回日期

7、：2012—07—11作者简介：刘可(1982一)，男，硕士研究生，主要从事舰船操纵及耐波性方面的研究。第7期刘可，等：船舶在长峰不规则波中顶浪纵向运动的数值模拟·19·文采用的数值造波方法是边界条件造波法，即在数值波浪水池‘卜21人口边界设置3个方向的速度。x方向沿水池向下游为正，z方向向上为正，Y轴与x轴和z轴符合右手法则。3个方向的入射速度分别为：NU=∑o)iA‘e‘’cos(k‘菇一toit+占f)，i=1V=0．(1)N形=∑∞‘A‘ebsin(k‘茗一O)if+占i)。式中：卵为波动水面相对于静止水面的瞬时高度；A。，k；

8、，∞；和占；分别为第i个组成波的波幅、波数、圆频率和初始相位，占。是在(0，2盯)范围内的随机相位；X轴为波浪传播方向；U，V，W分别为波浪X轴、y轴和Z轴的速度分量。1．1．2数值消波当波浪到达水池末端开