有轉角三維結構物入水砰擊數(shù)值模擬研究.pdf

1、有轉角有轉角三維結構物入水砰擊數(shù)值模擬研究三維結構物入水砰擊數(shù)值模擬研究NumericalSimulationofSlammingInducedLoadsonThreeDimensionalStructureswithVariousAngles學科專業(yè)：船舶與海洋工程研究生：張躍指導教師：駱寒冰副教授企業(yè)導師：李懷亮高級工程師天津大學建筑工程學院二零一六年十二月I摘要摘要船舶在惡劣海況中航行時，船首會因為頻繁出入水情況受到水動力沖擊作用

2、，產生的砰擊載荷作用于局部結構，引起局部結構的變形，嚴重時會導致局部結構發(fā)生損壞，隨后傳至整個船體，對整個船體結構造成很大威脅。船舶在斜浪中航行時，由于橫搖運動，會使得船首在下落入水時帶偏轉角度，發(fā)生砰擊作用時的船首斜升角變小，艏部受到的砰擊載荷可能會比頂浪航行時垂直下落入水砰擊更加嚴重，合理預報船舶在斜浪中航行時帶轉角的下落砰擊，對船體整體結構與航行安全有重要意義。針對結構物帶角度的垂向入水問題，國內外學者大都以二維剖面模型研究為主，

3、對由結構物三維效應產生影響考慮較少，三維方向的射流對砰擊壓力有很大作用，有必要對結構三維方向的壓力分布作詳細的研究。本文綜合多位研究人員的學術成果，對船首模型進行簡化，沿縱向將二維剖面模型拉伸成為三維結構物，使用CFD軟件配合動網(wǎng)格等技術對楔形體砰擊試驗與轉角度艏外飄模型的下落試驗展開研究，計算得到下落過程中垂向加速度，砰擊壓力的時域變化，并對砰擊壓力沿結構物橫剖面濕表面、沿三維縱向的分布情況及下落過程中產生的二次沖擊等現(xiàn)象做了詳細的論

4、述。數(shù)值模擬結果與試驗數(shù)據(jù)吻合良好，驗證了CFD技術在預報有轉角結構物下落時砰擊壓力載荷方面的可行性，展現(xiàn)了CFD技術的高效性能。文章首先從幾何模型較為簡單的楔形體轉角試驗入手，進而分析幾何外形復雜的外飄型船首模型。研究了不同轉角（入水斜升角）對砰擊壓力載荷的影響，不同下落高度（入水速度）對砰擊壓力載荷的影響，并用VOF技術對砰擊壓力沿橫剖面濕表面的分布情況做了細致研究，著重分析討論砰擊壓力在三維縱向的變化。本文在前人研究的基礎上，研究