基于STAR-CCM+的渔政船破舱进水过程时域模拟研究

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由于船舶由于碰撞、触礁、爆炸等事故造成船舱破损,严重危害了人货安全,造成重大损失,开展船舶破舱进水过程研究,对破损后船舶性能预报和抗沉扶正决策具有工程意义和实践价值。
  STAR-CCM+是新一代CFD(Computational Fluid Dynamics)集成化平台,在流体力学计算中具有众多优势,拥有出色的性能和高度的可靠性。本文利用此软件对一艘渔政船进行了破舱进水过程的时域模拟研究和计算。
  首先通过数值模拟的方法建立一艘箱型驳船破舱进水两相流的数值模拟模型,进行箱型驳船在静水情况下的破舱进水时域模拟,并监测进水舱室液面高度随时间变化曲线,然后将模拟结果与模型实验结果进行比较,验证软件对船舶破舱进水研究的可行性。然后根据某渔政船实船数据进行几何建模,得到渔政船三维结构模型。在静水的状态下,主要考虑船体和进舱水之间的横摇耦合运动的影响,利用验证的数值模拟方法,对其中一个舱室进行破舱进水时域模拟,监控静水状态下船体和水在六自由度下的耦合运动,并对模拟结果进行分析讨论。最后通过修改渔政船的几何模型,模拟并观察渔政船在瞬时不对称进水状态下的六自由度变化。在确定了破口位置的情况下修改破口的形状和大小,可以得到不同破口流量时船体横摇随时间变化的曲线,通过分析计算模拟结果,得到以下结论:
  STAR-CCM+适用于静水状态下的实船模型破舱进水模拟,该软件可应用于模拟船舶破舱进水过程研究,模拟结果准确可靠。通过模拟实验,可以观察船舶进水的瞬时状态,在通过对监视器的6自由度变化曲线进行分析,能够得到船舶破损时的稳态瞬时数据,依靠软件强大的后处理功能,可将模拟结果生成图表或视频,将数据转为可视化数据。
  本文实验结果可为研究复杂工况如多个舱室破损进水、大风大浪环境下的船舶破舱进水模拟提供基础数据,为研究船舶破舱进水过程提供了一种新思路和方法,为破损船舶稳性预报和扶正决策提供依据。
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