船舶浅水操纵运动水动力数值计算研究开题报告
2020-04-01 11:04
1. 研究目的与意义（文献综述）
在影响船舶的安全因素方面，船舶操纵性的地位不容忽视。船舶操纵性作为一个重要的水动力性能，起初并未受到人们的重视，船舶的设计更多是从经济性、快速性、耐波性这些方面考虑，船舶的操纵性不受重视，安全性无法保证。近二十年来，一方面原因是现代船舶朝着高速化、大型化、专业化方向发展，提高了船舶船舶操纵性的难度，行驶过程中更容易发生海难事故，操纵性的地位便凸显出来；另一方面，社会整体的安全意识和环保意识提高，将海难事故减少甚至避免以使人命财产不受损失和海洋环境不受污染，操纵性的预报作用越来越受重视。
国际海事组织（imo）在2002年为加强船舶操纵性的衡准工作提出了“船舶操纵性标准”。由于上述的各种原因以及imo的“船舶操纵性标准”的提出，船舶的操纵性引起了各个国家船舶相关领域的高度重视，并逐渐把船舶的操纵性作为船舶设计的主要考虑方面。imo提出的船舶操纵性标准是基于深水、无限水域、无风浪流的条件，然而在实际过程中由于船舶吃水、船宽尺度的增加，在近岸、入海口、内河航道之类的水域会由于水深相对变浅和宽度相对变窄而形成限制水域。本文旨在研究船舶浅水操纵运动的水动力数值计算问题，通过计算在限制水域中复杂的水动力和力矩，来指导船舶的操纵运动以达到减少碰撞、触礁、搁浅的可能性，保证船舶的安全行驶。
国际上的研究在20世纪70年代，限制水域的操纵性研究是基于细长体理论或切片理论的势流模型方法。近年来对限制水域的研究基于求解rans的粘性流方法取得很多进展，对操纵运动船体的水动力数值计算研究越来越深入。在国内对限制水域的操纵性研究起步较晚，目前仍停留在简单势流方法和三维面元法上。rans方法在船舶操纵运动粘性流场和水动力方面的研究取得很多进展，在船舶粘性流的方方面面得到了体现，主要体现在其数值支撑技术。例如网格生成、并行计算、自适应人工耗散等都是国内研究突破的数值支撑技术。但总体来说，国内在操纵运动水动力数值计算方面的研究远远落后于国际水平。
2. 研究的基本内容与方案
3. 研究计划与安排
| 时间 | 周数 | 内容 | 要求 |
| 第1周 | 1.0 | 通过调研，收集资料，对毕业设计内容进行思考，撰写完成开题报告、布置外文资料翻译任务 | 提交开题报告 |
| 第2周 | 1.0 | 对文献进行综述 | 提交进度报告 |
| 第3-4周 | 2.0 | 学习粘性流理论，建立船舶运动计算模型 | 提交学习进度报告 |
| 第5-6周 | 2.0 | 学习使用软件Star-CCM ，掌握其操作流程 | 提交学习进度报告 |
| 第7-11周 | 5.0 | 使用Star-CCM 数值模拟船舶深、浅水中的斜航运动绕流，并将计算结果与已有试验数值进行比较以计算验证，并讨论浅水对其水动力的影响。 | 提交数值模拟计算结果报告，并分析计算结果。 |
| 第12-16周 | 5.0 | 撰写论文，完成答辩。 | 提交论文 |
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4. 参考文献（12篇以上）
(1) jianxi yao, model- and full-scale rans simulations for a drift tanker， international journal of maritime engineering, 2017, 159:197-204.
(2) jianxi yao, a virtual piston-type wave maker based on openfoam, international journal of maritime engineering, 2017,159:159-165.
(3) 姚建喜, 刘祖源, rans simulation of the flow around a ship in head waves, 第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会论文集, 843-848页.
