【摘 要】
：
海洋平台服役时不仅长期遭受波浪载荷的作用,而且会出现波浪爬升等非线性现象.恶劣海况下波浪爬升可能会导致水体对平台下甲板形成巨大的砰击压力,破坏平台结构,因此准确预报波浪爬升效应在平台设计及结构安全性方面具有重要的意义.本文以一固定直立圆柱为研究对象,基于自主研发的船舶与海洋工程CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,对其波浪爬升和波浪载荷进行了数值模拟.首先通过空场情况下波浪的数值模拟,与理论结
【机 构】
：
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实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240
论文部分内容阅读
海洋平台服役时不仅长期遭受波浪载荷的作用,而且会出现波浪爬升等非线性现象.恶劣海况下波浪爬升可能会导致水体对平台下甲板形成巨大的砰击压力,破坏平台结构,因此准确预报波浪爬升效应在平台设计及结构安全性方面具有重要的意义.本文以一固定直立圆柱为研究对象,基于自主研发的船舶与海洋工程CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,对其波浪爬升和波浪载荷进行了数值模拟.首先通过空场情况下波浪的数值模拟,与理论结果比较,验证了求解器波浪生成的准确性.其次,选用不同的波浪参数,分析波浪周期、波陡参数对直立圆柱周围的波浪爬升、波浪载荷的影响,计算得到的最大波浪爬升值与实验结果进行了比较.探讨了波浪爬升过程中的自由面演化过程以及二次波峰现象.计算结果验证了naoe-FOAM-SJTU求解器可以很好地模拟波浪爬升问题,预报结构物的水动力性能.
其他文献
重点研究了NACA0020剖面舵水动力性能,旨在研究舵翼型与其升阻力性能的关系,为实船舵型选取提供理论支持,本研究使用水池试验和基于重叠网格IDDES的CFD仿真两种方法对该舵型进行研究,于此同时还研究了我所自主设计的凹翼型舵进行对比研究,由于篇幅限制主要通过CFD方法进行流场分析对该舵型水动力性能进行理解分析.
船舶阻力是影响船舶快速性的重要因素,为提高双体船的静水阻力性能,基于CFD方法,建立数值水池,对双体船进行船舶静水阻力计算及船型优化.在水动力计算中考虑黏性的影响,同时对高速时船体航行姿态的影响进行修正.自由液面采用VOF法,能够捕捉准确的自由面形状.由于实船尺度的船体静水阻力、雷诺数较大,因此采用对湍流模拟较好的K-Omega SST模型进行计算.为提高计算效率,计算时首先采用较粗的网格,释放模
柔性圆柱结构的流激振动是一种常见的流-固耦合现象,是引起结构疲劳损伤的重要因素.在来流作用下,柔性圆柱结构会受到横流向升力的作用.升力会引起结构在横流向的运动,是影响结构流激振动和疲劳损伤的重要参数之一.实际工程应用中,圆柱结构通常以多柱排布的形式出现,其中并列排布是一种重要的排布方式,圆柱间的尾流相互作用会对结构的水动力特性产生明显的影响.已有研究大多关注两根并列圆柱情形,对于两根以上柱群的研究
海洋工程中的立管和系泊缆线等柔性圆柱结构轴线与来流常存在一定倾斜角度.由于轴向二次流的存在,倾斜圆柱涡激振动(VIV)相比于垂直圆柱更为复杂.如何对VⅣ有效抑制一直是工程界和学术界关注的焦点问题之一.本研究设计了室内拖曳水池模型实验,拖曳速度间隔为0.05m/s,范围为0.05～1.0m/s.观测了螺旋列板和控制杆对大长径比(L/D=350,L为圆柱长度,D为圆柱外直径)柔性圆柱横流向VIV的抑制
半潜式平台涡激运动中力与位移的迟滞现象是指随折合速度增大,升力系数先于横荡运动响应达到峰值.本研究采用自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,利用SST-DDES方法,对两种不同立柱形状的半潜式平台的涡激运动进行了数值模拟,结果证明了在45°来流角工况下,半潜式平台涡激运动中存在力与位移的迟滞现象.利用CFD研究方法的优势,从上游立柱漩涡脱落对两侧立柱漩涡脱落干扰的角度分析了迟滞现象产生的原
船舶阻力性能是船舶重要的水动力性能之一.它与造船实际工程密切相关,可以通过船型优化设计出低阻力的优良船型.本研究基于课题组自主开发的船型优化软件OPTShip-SJTU,以某实际集装箱船船模为母型船,对船舶首部和后半体同时进行优化.通过自由变形方法(FFD)对船型进行变换,优化过程中对船舶排水体积变化进行严格约束(变化量范围±0.4％),寻求单个航速下(v=18kn)的兴波阻力最优的船型.船舶阻力
本研究采用数值模拟方法研究了吊舱推进器回转动态水动力载荷特性,对比分析了回转速率为2r/min、4r/min和8r/min时吊舱推进器在一个回转周期内的六分力差异.模拟结果表明在吊舱推进器初始和末尾阶段,即回转角度较小时,此时回转速率对水动力性能影响较小;而随着回转角度的增加,吊舱推进器脉动力随回转速率增加而增加,并通过六分力曲线频谱分析,获得了不同叶倍频时脉动力的幅值差异.这将为吊舱推进器的设计
目前IMO正在制定包括参数横摇在内的船舶第二代完整稳性衡准,对于不满足薄弱性衡准判断的船舶,需要进行复杂的稳性直接评估.因此,如果基于薄弱性衡准评估结果,进行船型优化,使其满足薄弱性衡准判断,则不需要进行稳性直接评估.为了得到船型参数对参数横摇薄弱性衡准的影响,形成相应的优化途径,就必须开展船型参数的敏感性分析.本文针对参数横摇稳性失效模式进行了船型参数的敏感性分析,选取C11集装箱船,首先基于母
基于黏势结合的理论开展了超大型集装箱船尾伴流场的数值模拟研究,并且与两条万箱集装箱船的伴流模型试验进行比较,重点分析了计算得到的轴向伴流与模型试验结果之间的异同.总的来说,计算结果与模型试验结果吻合较好,计算得到的伴流场能够反映船体的伴流分布特征,文中计算方法可用于超大型集装箱船的尾伴流场预报与优化.
针对船桨一体化优化设计和船舶自航性能快速精准预报的需求,基于VOF自由液面模型的RANS方法和螺旋桨升力线性能分析方法提出一种黏势耦合的船舶自航计算过程,可以获得考虑螺旋桨船后运转条件下的船舶实效伴流和强制自航性能.本研究改进了黏势耦合过程中的螺旋桨诱导速度计算方法和自航平衡迭代算法,提高了自航预报精度和计算效率.对某具有模型试验结果的超大型集装箱船进行了案例分析,验证了方法的预报精度和稳定性.结