presentation Щеголев
.pdf
Магистерская диссертация на тему:
Расчет гидродинамических характеристик судового корпуса методами вычислительной гидромеханики с помощью программного комплекса
«OpenFoam»
Докладчик: Щеголев Дмитрий Викторович
Цель диссертации:
Внедрение в сферу кораблестроения открытого программного комплекса
«OPEN FOAM»
Задачи:
1 Применение численных методов, базирующихся на модели невязкой несжимаемой жидкости, для определения присоединенных масс, коэффициентов волнового демпфирования и волновых нагрузок на корпус судна
2 Изучение подходов к адекватному моделированию течений вязкой жидкости в программном комплексе OPENFOAM
3 Разработка и программная реализация простых течений вязкой жидкости
4 Расчет продольной гидродинамической силы на корпусе при обтекании продольным потоком вязкой жидкости
5 Разработка и программная реализация продольного обтекания судового комплекса
Исходные данные
Тип и назначение судна
Тип судна – контейнеровоз г/п 3400т. Класс судна – КМ Ice3 [1] R2 АUT3.
Район эксплуатации: Гамбург – Санкт-Петербург. Экипаж судна – 12 человек.
Автономность – 12 суток. Скорость хода – 13 узлов.
Мощность двигателей Ne = 2560 кВт.
Главные размерения
Длина наибольшая Lнб, м |
|
111,89 |
Длина по КВЛ Lквл, м |
110 |
|
Высота борта Нквл, м |
6,7 |
|
Ширина на миделе Вквл, м |
16 |
|
Осадка в грузуТ, м |
4,4 |
|
Коэффициент полноты водоизмещения, 0,793 Коэффициент полноты мидель шпангоута, 0,995 Коэффициент полноты площади ватерлинии, 0,920
Описание шпангоутов проводим с помощью программы PDSTAT1.EXE путем последовательного ввода узловых точек каждого шпангоута. В результате получили файлы Spangi.bas, где i =1,2…28– номер шпангоута. Запишем их в таблицу 1 Приложения А. Далее сформировали файл KORP1.BAS с помощью программы PDSTAT2.EXE, который объединяет все файлы созданные программой PDSTAT1.EXE и описывает все шпангоутные сечения корпуса судна. Данные записаны в приложении Б.
Расчѐт возмущающих сил и их коэффициентов
Выполняем расчёт коэффициентов возмущающих сил Cvij0 с помощью программы WOZMGEUC.EXE. Программа использует файлы подготовленные ранее: SATN.bas и KORP2.bas, подготовленные для одного конкретного судна. В процессе расчёта коэффициентов возмущающих сил Cvij0 с помощью программы WOZMGEUC.EXE вводим частоту волны, равную частоте свободной бортовой качки 0,5 0,8 1,0 1,2 1/с и курсовой угол распространения волн, равный 0, 45 и 90 градусов. 90 градусов соответствуют самому опасному случаю – резонансу бортовой качки. В результате расчёта получаем зависимость аппликаты волны, угла волнового склона, возмущающих сил и их коэффициентов от времени на протяжении периода волны
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Cy, Cz |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сх, |
-200 |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
|
|||||||||
|
-400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сх |
Су |
Сz |
|
|
Зависимость возмущающих сил от времени на протяжении периода волны при курсовом угле 0 градусов
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Cmz |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, Cmy, |
-100 |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mх |
-200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
Cmx |
|
Cmy |
Cmz |
|
|
Зависимость коэффициентов возмущающих сил от времени на протяжении периода волны при курсовом угле 0 градусов
Зависимость аппликаты волны, угла волнового склона, возмущающих сил и их коэффициентов от времени на протяжении периода волны (45 градусов)
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Cz |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cy, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сх, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-100 |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
|
-200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сх |
Су |
Сz |
|
|
Зависимость возмущающих сил от времени на протяжении периода волны при курсовом угле 45 градусов
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Cmz |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, Cmy, |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
-100 |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
|
Сmх |
-200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
Cmx |
|
Cmy |
Cmz |
|
|
Зависимость коэффициентов возмущающих сил от времени на протяжении периода волны при курсовом угле 45 градусов
Зависимость аппликаты волны, угла волнового склона, возмущающих сил и их коэффициентов от времени на протяжении периода волны (90 градусов)
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
Cy, Cz |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
-200 0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
|
Сх, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
-600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
Сх |
Су |
Сz |
|
|
Зависимость возмущающих сил от времени на протяжении периода волны при курсовом угле 90 градусов
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Cmz |
-100 |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
-200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cmy, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сmх, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
|
Cmx |
|
Cmy |
|
Cmz |
|
Зависимость коэффициентов возмущающих сил от времени на протяжении периода волны при курсовом угле 90 градусов
Расчѐт коэффициентов присоединѐнных масс и коэффициентов демпфирования
Расчет коэффициента демпфирования вязкостной природы производим с помощью программы BJAZKDMF.EXE. Исходными данными для расчёта служили главные размерения корпуса судна и коэффициенты полноты (в том числе коэффициент полноты диаметрального батокса равный 0,92 SIGMAD), характеристики весовой нагрузки и остойчивости. Работа с программой ведётся в диалоговом режиме и предполагает вариантные расчёты для ряда значений частоты и амплитуды колебаний. Данные представлены в таблице 7.1
Зависимость коэффициентов демпфирования от частоты