粘性流场中船舶操纵水动力导数计算-哈尔滨工程大学学报.PDF

第 3 1卷第 4 期 　 　　　　　　　　　哈 　尔 　滨 　工 　程 　大 　学 　学 　报 　 　　　　　 　 　　 　Vo l. 3 1 №. 4 20 10年 4 月 　　　 　　 　　　 　　Jou rnal of H arb in Engineering U n iversity　　　 　　　　　　　 　 　Ap r. 2010 do i: 10. 3969 / j. issn. 1006 - 7043. 20 10. 04. 003 粘性流场中船舶操纵水动力导数计算 李冬荔 (哈尔滨工程大学 水下机器人技术国防科技重点实验室 黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 　要 : 以船舶操纵水动力预报为研究背景 ,通过对商用计算流体力学软件 FLU EN T的二次开发 ,采用其动网格技术以 及后处理系统 ,对粘性流场中大型船舶操纵水动力导数进行了数值计算. 船体按照斜航 、不同舵角 、纯横荡和纯首摇等状 态做运动 ,得出随船坐标系下作用于其上的水动力及力矩. 通过进行基于最小二乘法的曲线拟合 ,最终求得船舶操纵水 动力导数. 计算结果表明 ,纯横荡运动和纯首摇运动的水动力与运动无因次频率呈现较好的线性关系 , 间接验证了所提 出的计算方法适用于复杂船舶运动的水动力导数计算. 关键词 : FLU EN T;动网格 ;船舶操纵 ;水动力导数 ;粘性流场 中图分类号 : U 66 1　文献标识码 : A 　文章编号 :(2010) 04042 107 Computa tion of hydrodynam ic der iva tives rela ted to sh ip maneuverab ility in v iscous flows L I Dongli ( State Key L aboratory of A u tonomou s U nderwater V eh icle, H arb in Engineering Un iversity, H arb in 15000 1, Ch ina) A b stract: In order to p redict sh ip m aneuverab ility in viscou s flow s, hydrodynam ic derivative s related to m aneuver ab ility were analyzed u sing the comm ercial software FLU EN T. Its dynam ic m e sh m ethod and po stp rocessing system were also fu lly u sed. Sh ip motion can be defined in term s of different heading angles, rudder angle s, pure sway, and pure yaw. In th isway hydrodynam ic force s and mom ent can be exp re ssed in a local coordinate system. Hydrodynam ic derivatives of sh ip movem en t equation s were calcu lated by least squares curve fitting. The re su lts showed that the hy drodynam ic force s of swaying and yaw ing and their dim en sion less frequencieswere well in accordance w ith a linear re lation sh ip , thu s th ism ethod wa s found sup erior for calcu lating hydrodynam ic derivative s of comp licated sh