基于CFD方法的船舶运动响应仿真  

Simulation of Ship Motion Response Based on CFD

作　　者：韩翔希 冯志强[1,2] 邱昂 符妃[1,2] 范少涛 

机构地区：[1]广西船舶数字化设计与先进制造工程技术研究中心,钦州535099 [2]钦州学院机械与船舶海洋工程学院,钦州535099 [3]广东省航运科学研究所,广州510000 [4]广东省电力设计研究院有限公司,广州510663

出　　处：《广东造船》2017年第5期25-29,共5页Guangdong shipbuilding

基　　金：钦州市科学研究与技术开发计划项目(20164405)

摘　　要：本研究采用CFD方法建立三维波浪水池,并在所模拟的数值波浪水池中计算Wigley船型顶浪航行在规则波时的运动响应。采用RANS方程求解非定常的不可压缩粘性流体,并采用VOF方法对自由面进行动态模拟。通过编写UDF设置边界入口速度、波高及在波浪水池尾部1~2倍波长区域消波。采用动网格技术结合六自由度求解器模拟船舶的纵摇与垂荡运动。将采用CFD方法模拟得到的Wigley船运动响应与通过边界元法所得到的势流结果进行对比,发现两者吻合良好。本文所探索的方法可有效计算船舶在规则波中的运动响应,便捷高效,易于测量和控制,并能细致描述船体周围的流场情况。同时,也可为模拟分析其他海洋结构物在波浪中的运动响应具有参考价值,丰富与扩展数值波浪水池的应用。This paper establishes a three-dimensional （3D） numerical wave tank based on the theory of viscous fow to simulate the unsteady motion response of a Wigley ship navigating in regular heading waves. The governing equations, Reynolds Averaged Navier-Stokes and continuity equations are discretized by fnite volume method, A six-degrees-of-freedom （6 DOF） solver is employed to predict the motions of the ship, and volume of fuid （VOF） method is adopted to capture the nonlinear free surface by writing user-defned functions （UDF） to set inlet boundary. The outgoing waves are dissipated inside an artifcial damping zone located at the rear part （about 1-2 wave lengths） of the wave tank. The numerical simulation results show good agreement with the theoretical results. This research can be used to further analyze and predict hydrodynamic performance of the ship and marine foating structures in waves and help to extend the applications of the numerical wave tank.

关 键 词：数值波浪水池 船舶运动响应 VOF 六自由度求解器 动网格 

分 类 号：U661.3[交通运输工程—船舶及航道工程]