载人潜水器支持母船快速性数值预报.pdf

载人潜水器支持母船快速性数值预报 1 1 2 2 2 张福民 ，张勇 ，吴铁成 ，郭春雨 ，赵庆新 （1、中国船舶及海洋工程设计研究院，上海，200011 ；哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨，150001） (Tel Email:wutiechengship@126.com) 摘要 ：本文以某载人潜水器支持母船为研究对象，应用star-ccm+软件进行快速性能预报，并与水池试验值进行对比 分析，通过阻力性能，船舶艏尾波系，船身流线等与试验值比较， CFD 计算结果和模型试验结果具有较好的一致 性。 关键词：star-ccm+，船舶快速性，阻力，自由表面，流线 0 前言 对于船舶绕流场的CFD 研究中，Zhi‐rong Zhang 应用RANS 方法进行了带有自由表面的有无螺旋 桨下KCS 船舶的粘性绕流场并于实验值进行对比[1] 。Robert V.Wilson 等人应用URANS 方法进行了水 面战舰的运动、绕流场等分析[2] 。万德成等人应用水平集方法进行了Wigley 船粘性绕流场的数值模 拟[3] [4] 。王金宝等人进行了低速肥大船舶尾流场的数值模拟，尾流场模拟“钩状”效果明显 。另外 Lars Larsson 等人针对哥德堡2010 船舶水动力学CFD 研讨会中33 组团队针对KCS、KVLCC、DTMB5414 船型的18 个算例结果进行了收集、统计与分析[5] 。以上研究充分证明了CFD 进行船舶水动力性能的 可靠性，也为本文某载人潜水器支持母船绕流场的数值分析提供了借鉴。本文CFD 计算部分主要依 托STAR-CCM+完成，模型试验在SSSRI 船模水池实验室进行，CFD 数值模拟与试验工况一致。 1 模型及网格划分 1.1 计算模型 本文以某载人潜水器支持母船为数值计算对象，船体模型与参数如表1 与图1 所示： 表 1 载人潜水器支持母船船体参数 主尺度 实船 模型 垂线间长Lpp/m 83.4 5.5725 型宽B/m 16.8 1.120 吃水T/m 4.9 0.3267 湿表面积(无舵)S/m2 1680 7.4667 方形系数 0.5784 0.5784 缩尺比λ 1 15 图1 载人潜水器支持母船模型图 哈尔滨工程大学，船舶工程学院，Tel Email:wutiechengship@126.com    1.2 网格划分 应用 star-ccm+软件代码自带的前处理功能对船舶模型进行面网格重构对船舶表面网格进行处 理并生成表面三角化良好的高质量面网格，以面网格为基础生成带有边界层和切割体网格（Trimmed Mesh ）的体网格。计算域为-1.0Lpp ≦x ≦4.0Lpp ，0.0Lpp ≦y ≦1Lpp 和 -1.0Lpp ≦z ≦2.0Lpp 长方体 区域，由于模型、流场对称，采用对称面处理进行计算。计算网格为带有棱柱型边界层的切割体网 格。计算域及边界面如图2 所示，网格形式如图3 所示： 图2 计算域及边界 a. 整体网格