船首甲板上浪問題的數(shù)值模擬.pdf

1、當(dāng)船舶在惡劣海況中航行時(shí)，船體與波浪之間的大幅度相對(duì)運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致大量水體由船首、船側(cè)及船尾涌上甲板，形成甲板上浪現(xiàn)象。甲板上浪對(duì)船舶航行及安全方面的不良影響包括：上浪水體對(duì)甲板上裝置的劇烈沖擊、破壞；船舶被迫改變航向；船體運(yùn)動(dòng)受到強(qiáng)烈影響以及對(duì)駕駛員視線被干擾等。嚴(yán)重的甲板上浪現(xiàn)象可能導(dǎo)致船體嚴(yán)重受損甚至傾覆。這不僅會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失，更可能造成嚴(yán)重的人員傷亡。近來，也有試驗(yàn)表明，在船側(cè)出現(xiàn)的甲板上浪現(xiàn)象對(duì)船舶的參數(shù)橫搖現(xiàn)象也會(huì)造成一定

2、影響。正因如此，不論對(duì)于民船還是軍船，甲板上浪現(xiàn)象對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)、人員安全以及船舶性能的影響一直是船舶設(shè)計(jì)過程中所要考慮的重要因素。此外,歷史上多起由甲板上浪導(dǎo)致的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪（Floating Production Storage and Offloading(FPSO)）停產(chǎn)及結(jié)構(gòu)破壞說明，對(duì)于無航速的船型海洋結(jié)構(gòu)物來說，甲板上浪也是需要考慮的因素之一。
　　本論文將在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上，使用 naoe-FOAM-SJT

3、U求解器求解不可壓Navier-Stokes(N-S)方程，完成對(duì)甲板上浪過程的模擬。模擬過程包括了完整數(shù)值造波、消波，船體與波浪間相互作用的直接耦合、水體上浪砰擊、波浪翻卷破碎等物理現(xiàn)象。
　　本文首先驗(yàn)證了naoe-FOAM-SJTU求解器對(duì)船體在波浪上運(yùn)動(dòng)、自由面大變形（翻卷、破碎等）、甲板上浪砰擊壓力的預(yù)報(bào)等的準(zhǔn)確性。通過詳細(xì)的收斂性驗(yàn)證、與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，針對(duì)甲板上浪問題，找到合適的數(shù)值求解方式。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)二維、