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我用FLUENT6.2计算一个空气节流孔，入口压力为4MPa，出口压力为大气压，挡板与节流孔之间的距离为40微米（该节流孔用于气浮导轨中），计算时残差曲线总是发散，而且入口流量与出口流量不相等，请教高手，该如何修改才能使结果收敛？谢谢！
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E-mail： & QQ：8835100POD推进方式大型船舶的运动建模与仿真--《大连海事大学》2008年硕士论文
POD推进方式大型船舶的运动建模与仿真
【摘要】：
目前,航海模拟器在诸多领域已经得到广泛的应用,并取得了可喜的成果。由STCW78/95公约对具有三维视景的航海模拟器的规定和航海模拟器应用领域的需求可以看出,航海模拟器要为操作者提供尽可能逼真而完善的操作环境。其中,船舶操纵数学模型占有比较突出的地位,船舶操纵数学模型的准确与否是整个航海模拟器系统成败的关键所在。从逐步完善航海模拟器的角度看,把各种推进方式的船舶加入到航海模拟器中来,真实地模拟各种推进方式船舶的各种运动形式是非常必要的。
本文对POD推进方式的大型船舶的运动数学模型问题进行了分析研究,对近些年来已公开的关于POD推进器的研究资料进行了总结,建立了POD推进器的计算模型,并利用日本MMG分离建模思想,建立了一个适用于当前航海模拟器的三自由度的POD推进方式大型船舶的运动数学模型。在建模过程中,对坐标系的建立、裸体船的水动力计算、POD桨的水动力计算、POD桨处的伴流系数、推力减额系数的计算、主机的计算模型等问题进行了详细的分析。最后通过四阶龙哥—库塔方法解算,得到船舶的运动状态。
为验证本文所建立模型的正确性与可行性,本文以中国第一艘POD推进的半潜船“泰安口”为例,对其进行了旋回、倒航仿真,仿真结果与实船试验数据相吻合,验证了该数学模型是正确、有效的。为使预报结果更接近实际情况,本文还考虑了风、流影响,得到了一系列满意的仿真预报结果。
本文建立的数学模型为船舶操纵安全评估提供了理论参考依据;同时也为航海模拟器的研制与开发提供一定的理论基础;对船舶驾驶人员安全地操纵此类型船舶有着理论上的指导意义。
【关键词】：
【学位授予单位】：大连海事大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2008【分类号】：U661;TP391.9【目录】：
Abstract6-10
第1章 绪论10-16
1.1 课题依据的历史背景及意义10-11
1.2 课题研究的现状11-14
1.2.1 船舶运动数学模型的发展历程11-13
1.2.2 POD推进器技术发展13-14
1.2.3 POD推进器的特点14
1.3 本文的主要工作14-16
第2章 POD推进器基础理论及水动力特性16-27
2.1 POD推进器的形式16-18
2.2 SSP吊舱式推进器系统的构成和特点18-21
2.3 POD推进器的水动力特性21-24
2.3.1 伴流系数的计算21-22
2.3.2 推力减额系数的计算22-24
2.3.2.1 正车前航时推力减额系数的计算23
2.3.2.2 倒车前航时推力减额系数的计算23-24
2.3.2.3 倒车倒航时推力减额的计算24
2.3.2.4 POD桨负荷变化对推力减额的影响24
2.4 POD桨推力系数与转矩系数的计算24-27
第3章 船舶运动数学模型的建立27-53
3.1 船舶平面运动的坐标系统和运动方程27-32
3.1.1 船舶平面运动的坐标系统27-29
3.1.2 船舶平面运动方程的建立29-31
3.1.3 运动参量的无因次化31-32
3.2 船体流体动力的计算32-41
3.2.1 船体惯性类流体动力及力矩的计算32-33
3.2.2 船体黏性类流体动力及力矩的求取33-41
3.3 主机特性的计算模型41-42
3.4 船舶干扰(风、流)力及力矩的计算模型42-49
3.4.1 风的干扰力和力矩的数学模型42-44
3.4.2 作用于船体上的平均风压力和力矩的计算44-45
3.4.3 风压力系数和风压力的矩系数的估算45-48
3.4.4 流干扰力的计算模型48-49
3.5 组合推力及力矩的计算模型49
3.6 POD推进方式的大型船舶的运动仿真49-53
3.6.1 运动方程求解方法的介绍49-51
3.6.2 计算机的实现51-53
第4章 POD推进方式的大型船舶运动模型的仿真实例53-63
4.1 模型验证实例的实船资料53-54
4.2 对泰安口船舶的操纵运动进行仿真54-62
4.2.1 船舶旋回运动仿真54-58
4.2.2 船舶倒车仿真图58-59
4.2.3 船舶在流干扰下全速旋回仿真图59-60
4.2.4 船舶在风干扰下全速旋回仿真图60-62
4.3 对泰安口船舶的操纵运动仿真数据比对分析62-63
第5章 结论与展望63-65
5.1 全文总结63
5.2 本文中的不足及以后研究方向63-65
参考文献65-68
攻读学位期间公开发表的论文68-69
研究生履历70
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从几种船型阻力的数值计算探讨FLUENT软件
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从几种船型阻力的数值计算探讨FLUENT软件
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摘要：为了探讨商业计算流体力学软件在数值模拟中的应用，针对目前在船舶水动力学领域广泛使用的商业流体力学计算软件FLUENT，采用其计算了几种船型的阻力，并将计算结果与试验值进行了对比.基于计算结果与试验数据的对比进行了分析，研究了FLUENT软件在船舶水动力学计算方面的优缺点，探讨了FLUENT软件用于船舶水动力学性能计算的适用性.
&&& 船型设计中的关键之一就是预报和优化设计船舶 的快速性，而阻力的预报又是其中一项重要的内容. 尽管势流理论现在己可用来计算船舶的兴波阻力〔I]但 是在预报流场细节的问题上却难以奏效，而必须考虑 流体的粘性，依靠粘性流体计算方法.
&&& 随着计算机技术的迅猛发展，计算流体动力学& (CFD)也有了长足的进步，出现了很多商业计算流 体力学软件.虽然这些软件在实际应用中还存在着一 定的不足，但随着CFD的不断发展，它们在船舶工程 中逐步增加的应用已成为趋势.FLUENT软件的设计 是基于CFD软件群的思想[[2]，它可以针对各种不同复 杂流动的物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，& 在相应的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达 到最佳组合.目前，FLUENT，软件己经广泛用于船舶水 动力学性能的计算，但是计算结果的精度却因船型而 异，导致这些差异的原因尚没有被系统地研究过.木文 利用CFD软件FLUENT，基于粘性理论[3]，对各种船 型的船舶粘性绕流[4]进行了模拟，计算不同船型船体 所受的阻力，并与试验值进行了比较，讨论商业流体 力学计算软件FLUENT在船舶水动力学性能计算方面 的优缺点及适用性. 1单体船
&&& 本文所采用的第一种船型是一艘600吨的单体船， 实船船长65m，水线半宽4.15m，设计吃水2.7m，船模 缩尺比1:20，即水线长3.25m，半宽0.208m，吃水 0.1 35m，长宽比约为7.8.计算船模模型如图1所示.
&&& 建模和网格划分采用FLUENT的专用前处理器 GAMBIT，计算域网格划分采用非结构网格，整个流 体域的网格数92万个.求解域的边界包括壁面、来流速 度进口、自由流出口、垂直对称面和自由表面，计算中 对自由液面采用VOF方法一乡，湍流模型使用k一二湍流 模型四.压力场和速度场采用SIMPLE刀卫法进行藕合， 对流项的离散选用一阶迎风格式.
&&& 本文单体船的模型试验由哈尔滨工程大学的拖曳 水池完成.1刻合模水池长108.Om,宽7.Om，水深3.5111. 拖车通过微机控制，稳定车速范围为0.100ms-6.500 rn/s.测试使用四分量运动测量仪，用其中的小量程测 杆，约束该测量仪测杆的纵荡和横摇.数据采集与分析 是用多通道数采仪进牙示
&&& 船模试验的主要目的是为了验证理论计算的正确 性，本文中为了对CFD软件模拟粘性流场结果的可靠 性进行验证而给出试验结果并与数值计算结果进行比 较，试验船模见图2.& .
&&& 试验前进行以下工作:测量仪与数据采集系统的 连接与标定;水池表面刮水;船模加压载配重，按设 计水线调整浮态(调平);调整重臼;用调整架调整待 试验船模的重心及转动惯量;在船模距箱端一站处安 装直径im的铜线激流丝;将船模放置于水池中，与 测杆连接，安装并调正船模中心线;每次试验前做试 运行并破水.
&&& 计算和试验所用的船模速度为0.854m/s, 1.281m/s, 1.6O1ms, 1.922m7s, 2.349m/s, 2.776m/s, 3.203m1s, 3.63ms，计算结果与试验结果的比较如图3所示，图 中，Rt为船体总阻力，V为船模航速.
&&& 由图3可见，计算值与试验值在高速段大体吻合， 表明计算有一定的可行性但是两者低速段差异较大，原因可能为数值模拟的船模并没有安装激流丝，在低 速段的数值模拟中船体周围流场的状态与试验状况存 在一定的差异，导致两者的结果偏差较大.随着航速的 增大，兴波阻力所占的比重增大，计算结果与试验数 据之间的差异减小，表明FLUENT软件对兴波阻力的 计算比较准确.并且单体船长宽比偏小，船体表面曲率 变化相对较大，船体周围的流动复杂，导致软件对周 围流场流动的捕捉欠佳.虽然船体表面曲率较大而且 没有安装激流丝使数值计算中船体周围的绕流场和试 验情况有一定的差异，并且数值计算中网格分布、网 格尺寸的选取、网格数量的变化以及离散格式和湍流 模型的选取均会对计算结果造成一定的影响，但是单 体船的计算反映了FLUENT软件在计算单体船这种长 宽比小于多体船的船型处于低傅汝德数时水动力性能 上的不足.
在双体船的计算中，本文采用船模作为数值计算模型，船模缩尺比1:20，水线长2.71m，单侧片体半宽0.084m，吃水0.13m，湿表面积1.77m2，两片体中心间距0.65m，单个片体长宽比约16.1.图4为计算所采用的双体船单侧片体.
计算选取船模航速2.0m/s,3.0m/s,4.0m/s,4.6m/s,5.3m/s，采用83万网格结构化网格计算了船模总阻力，并与船模阻力试验值进行了对比，两者对比见图5.
由计算结果与试验值的对比可见两者大体吻合，可以看出，FLUENT软件在计算双体船这种长宽比大于单体船的船型上具有较好的效果，并且在高速段具有一定的精度.而且对于双体船这种存在兴波干扰的船型，兴波干扰也能得到较好的计算.
3小水线面双体船
本文计算所用的小水线面双体船模型为斜支柱形，水下部分主体接近回转体，水线长2.5m，单片体宽0.293m，即长宽比约为8.5，设计吃水0.22m，方形系数0.399，湿表面积2.379m2，排水体积0.088m3，排水量88kg，两下体轴线间距0.883m.浮体由尾向首
分为20站.首鳍加在17站48水线的位置，鳍的前缘距17站40mm.鳍的剖面采用NACA翼型，鳍的梢部剖面为弦长80mm的NACA翼型，贴近片体的剖面为弦长100mm的NACA翼型，鳍的梢部经过光顺处理.该斜支柱小水线面双体船的单侧片体如图6所示.
& 计算所用的来流速度分别为:O.74m/s, 1 .Om's. 1 .2m/s, 1 .3m/s, 1 .4mIs, 1 .5m/s, 1 .6m/s, 1 .7m/s 1 .9m/s2.Om/s, 2.2m/s, 2.5m/s, 2.7m/s. 3.Om/s, 3.5m/s.计算时的 整个流体域采用混合网格，网格数为606670个，分别 计算了带有鳍和不带鳍情况下有自由液面和不带自由 液面的情况，计算结果与试验结果的比较如图7,试 验由哈尔滨工程大学拖曳水池承担.&&
& 试验结果为相应计算情况下的试验数据，数值计 算结果1为相应情况下不带自由液面的计算结果，数 值计算结果2为相应情况下带自由液面的计算结果. 由总阻力R:的计算可见，在不带自由表面的情况下所 计算得到的数值中缺少了自由表面的影响，所得结果 与试验值相差较大，而带有自由表面的VOF模型所得 的结果则与试验值吻合较好.计算结果表明，尽管对于 小水线面船型，FLUENT软件对于自由液面的捕捉和 计算仍比较令人满意.对于长宽比略小的双体船船型， 网格数偏少也能有一定的准确度.但是计算结果与试& 验值仍然存在一些差异，尤其在由于流体分离和漩涡脱落时产生的阻力峰谷点上，两者差异较大，甚至有相反的趋势.因此，对于类似回转体等表面曲率较大船体，在周围流场中流动分离和脱落的捕捉及计算方面，还有待于进一步完善.
图7试验值与计算值的比较
参考文献：
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&&&&In this paper the viscous flows around SWATH are simulated based on the commercial software FLUENT.
&&&&本文即利用商业软件FLUENT对SWATH的粘性流场进行了数值模拟。
&&&&This paper utilize business software FLUENT on the numerical simulation of the vicious flow fields of submarine.
&&&&本文即利用商业软件FLUENT对潜艇绕流的粘性流场进行数值模拟。
&&&&In the present work, the commercial software FLUENT is used to calculate the viscous flow field around a ship with T-foil.
&&&&本文即利用商业软件FLUENT来对带T型翼船舶的粘性流场进行了数值模拟。
&&&&In this paper, the commercial software FLUENT is used to calculate the viscous flow field around a ship with Twin-skeg, without taking into account the impact of wave-making resistance.
&&&&文中利用商业软件FLUENT,在不考虑兴波影响下,对各航速下的双尾船粘性流场进行数值模拟。
&&&&In this paper a reliable commercial CFD software FLUENT is introduced to simulate the viscous fluid field around the trimaran sailing in shallow waters.
&&&&本论文就是利用较成熟的商业软件FLUENT对处浅水域情况下的三体船周围的粘性流场进行数值模拟。
&&&&According to the requirement of engineering software, program is developed to generate the appropriate data code to describe the basic information of pump and its every blade section of the cascade. When the pump is modeled, FLUENT is imployed to simulate the flow inside, implementing standard k-ε two equations turbulence model ,MIXTURE multiphase model and SIMPLE algorithm method to achieve pressure-velocity coupling.
&&&&本文根据工程软件的格式要求，编制了与几种不同的叶片成型规律相对应的程序，以生成相应的数据文件对水泵进行建模，并利用全三维数值模拟软件FLUENT对轴流水泵内部流动进行了三维粘性数值模拟，计算中采用标准k-ε标准湍流模型，混合物多相模型与SIMPLE算法。
&&&&Based on the knowledge of CFD, this thesis utilizes FLUENT to investigate the influence of various jet locations and C_μ on fluiddynamical performance of jet rudder.
&&&&以计算流体力学知识为基础,以工程软件FLUENT为工具,研究了不同喷口位置、不同喷流动量系数对喷流舵流体动力性能的影响。
&&&&The paper according to 20 kinds blades generate the appropriate data code to describe the basic information of pump and its every blade section of the cascade. When the pump is modeled, FLUENT is imployed to simulate the flow inside, implementing standard k-s two equations turbulence model ,MIXTURE multiphase model and SIMPLE algorithm method to achieve pressure-velocity coupling.
&&&&本文选用了20种NACA翼型,通过GAMBIT软件对每种翼型建立相应的泵模型,并利用三维数值计算软件FLUENT对泵内部流场进行了三维粘性数值模拟,计算中采用标准κ—ε湍流模型、MIXTURE多相流模型与SIMPLE算法。
&&&&This article does the research on the oil-air separator used in the submarine using FLUENT, the business software of CFD.
&&&&本文利用计算流体力学CFD商业软件FLUENT对潜艇上使用的油气分离器内部流场进行了数值模拟。
&&&&In order to find out the effect factors on the numerical simulation precision of a diesel spray,the diesel spray characteristics are simulated by FLUENT which is a general commercial CFD numerical analysis code. The effects of the grid size,the spray droplet quantity and the maximum time step on spray shape and penetration are investigated respectively.
&&&&为探明影响柴油机喷雾数值模拟精度的若干因素,采用通用商业软件FLUENT对柴油机喷雾特性进行了CFD模拟计算,分别研究了网格尺寸、喷雾粒子数和最大时间步长对油束几何形状及油束贯穿距的影响.
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the incompressible inviscid flame interfaces of one and two dimensions and the rising-merging of oil bubbles in water, are computed and the comparison with the result of commercial CFD software Fluent has been done.
Here a theoretical study was conducted with the aid of CFD software FLUENT to investigate the effect of frits on the performance of homogeneous and heterogeneous chromatographic columns.
It has been shown that the particle-tracking procedure in the CFD software Fluent V6.0 offers good accuracy at velocities below 12 m/s with Reynolds numbers between 790 and 2150.
Thus, it is recommended to use the software Fluent for simulations to find ways to reduce the particle emissions by use of mechanical traps.
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& In this paper the viscous flows around a mathematical SWATH in full scale are simulated based on the computational fluid dynamics commercial software FLUENT. The numerical results of
total pressure, wall shear stress and the corresponding viscous resistance coefficient at different velocity are obtained. The computational viscous resistance coefficients are compared with the estimated ones using empirical formula. The validity of the software to predict the three
dimensional viscous flows and viscou... &&&&&&&&&&&&利用计算流体力学商业软件 FLUENT对一实尺度小水线面双体船 ( SWATH)数学船型的粘性绕流进行了数值模拟 ,得到了不同航速下的船体表面总压力、表面剪切应力分布和相应的粘性阻力系数 ;将各航速下的粘性阻力计算结果和经验公式估算结果作了比较 ,验证了 FLUENT用于计算小水线面双体船三维粘性流和粘性阻力的有效性 .&&&&&&&& Numerical simulation of viscous flow around a full scale SWATH ship is carried out by using the commercial software FLUENT.A three-dimensional viscous flow field and viscous resistance of the ship at different speeds are obtained.Based on analysis of calculation results,it is proved that the software is effective and practically useful to predict the viscous resistance and wake distribution of the SWATH ship. &&&&&&&&&&&&利用商业软件FLUENT对一小水线面双体船 (SWATH )的粘性绕流进行数值模拟 ,得到了不同航速下的三维粘性流场和粘性阻力 ,通过对计算结果的分析、比较 ,验证了FLUENT用于预报小水线面双体船粘性阻力和伴流分布的有效性和实用性&&&&&&&& Aiming at the development of a bionic maneuverable propulsion system applied in the small underwater vehicle,a three-dimensional rigid bionic model of the caudal fin is established on the basis of the caudal fin of tunny.The unsteady flow field of pitching and heaving model is simulated numerically by means of the large commercial computational fluid dynamic software FLUENT.The hydrodynamic coefficients of the caudal fin as well as the characteristic figures of the flow field in the back area are obta... &&&&&&&&&&&&以开发适用于小型潜器的仿生操纵与推进系统为研究背景,本文以金枪鱼尾鳍为研究对象,建立了三维刚性仿生尾鳍模型,使用大型通用CFD商业软件FLUENT对特定工况下尾鳍作纵摇升沉耦合运动的非定常流场进行了数值计算,给出了尾鳍的水动力系数和尾流区域的流场特征图,初步探讨了三维仿生尾鳍的推进机理。&nbsp&&&&&&&&相关查询:
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