吃水差對WIGLEY船體下沉量影響的數(shù)值分析.pdf

1、船舶由靜止開始向前航行排開周圍水體引起船體表面壓力分布不均，致使船體在垂直方向上運動同時伴隨縱傾角的變化。這種船舶由于航行產(chǎn)生的垂直位置的下沉和縱傾角變化的現(xiàn)象稱為船舶下沉。船體下沉量的計算精度對估計安全航行所需富余水深有著極其重要的影響。
　　通過閱讀總結文獻發(fā)現(xiàn)目前研究船體下沉量的常用方法有三種，分別為理論分析法、試驗法及數(shù)值模擬法。理論分析法基于勢流理論，結果真實可靠但其假設條件過于理想化并且計算過程比較繁瑣，在實際應用中受

2、到限制。試驗法立足船模試驗和實船數(shù)據(jù)回歸出經(jīng)驗公式，但回歸得到經(jīng)驗公式有嚴格的適用范圍。數(shù)值模擬法基于計算流體力學通過求解流場控制方程以模擬流場信息。該方法可以很好的模擬各種船體外部流場，且耗資少且取得結果快。各位研究人員數(shù)十年研究表明，影響船體下沉量主要因素有船速、方形系數(shù)和航道深度。但目前研究結果基本上都是基于船體正浮的假設，忽略了船體吃水差對船體下沉量的影響。而實際生產(chǎn)中船體存在吃水差是很常見的，并且已有研究表明吃水差對船體阻力存

3、在影響。為此，本文基于計算流體動力學利用FLUNET流體計算軟件使用數(shù)值模擬的方法進行研究吃水差對船體下沉量的影響。
　　首先，將計算流體動力學知識應用到船體下沉量求解上，介紹了結合船舶運動模型的數(shù)值求解下沉量方法;并針對數(shù)值方法中存在的離散誤差進行了分析，得到能準確求解下沉量的網(wǎng)格劃分尺寸、離散格式和時間步長最佳設置。接著，使用提出的數(shù)值求解下沉量的方法建立Wigley船體下沉量計算模型，求解存在吃水差的船體在不同水深吃水比下的

4、船體下沉量和存在吃水差的船體在不同速度下的船體下沉量。
　　通過對計算得到的結果進行分析，發(fā)現(xiàn)在深水域存在吃水差的船體下沉量與平吃水船體下沉量基本相等;而當船體處于淺水域時，吃水差對船體下沉量的影響不可忽略，且速度越大其對下沉量的影響越大，該結論通過分析船體附近流場信息得到證實。最后將存在吃水差的計算結果與平吃水比較回歸得到吃水差在不同航行環(huán)境下對船體下沉量的影響公式。吃水差對船體下沉量影響分為對船中下沉量的影響和對縱傾角變化的影