舭龙骨对船舶横摇阻尼影响的水动力分析

剖 面在设计状 态下进行 强迫横摇运 动 的水 动力特性 。通过获取 强迫横摇运 动下所 受到 的横摇 力矩 ，由
拟合 方法求解 出这 些典 型横剖 面在 安装或 不安装舭 龙骨情况 下 的横摇 附加 阻尼 ，进 而评 估加装 舭龙骨
装 置 以减 少 船 舶 横 摇 运 动 的效 果 。
关 键 词 ： ＣＦＤ方 法 ；舭 龙 骨 ；横 摇 附加 阻尼
基线 的交 点至船舶 重心 的连接 线上 ，但不能 超过船 舶
本 文基 于粘性 流理论模拟 船舶在 二维数值 水槽 内
的半宽线 与基线 的范围 。
的强迫运 动 ，以连续方程和Ｎ—Ｓ方程为控制方程 ］：
基金 项 目：广东省交通运 输厅科技项 目 （科技－２０１３－０２－０４９） 作者 简介 ：刘 畅 （１９７３－），男 ，高级 工程 师。主要从事航标船 、航道管理 工作 。
采用ＶＯＦ方法追踪 自由液面 ，可写 为 ：
对 计算 区域设 置边界条 件 ：底 部为 固壁边界 ；其
鲁＋ ．ｏ， … ｌ，２）
（３ １ 它为对称边界 。 流 场计算 中压力 一速度采用ＳＩＭＰＬＥ方 法进行迭代
分 ，计算 流域取为１６０ Ｉｌｌ×９５ ｍ，采用非结 构化 网格 进
＋
毒Ｉ （考＋筹］］＿ Ｏｐ＋ ｃ 行剖分 ，以便在变化 曲度较大的舭龙骨附近生成质量
＝
较好 的 网格 。计算 区域 的范 围应 尽量 大 以起 到一定 的
（２） 消波作用 ，避免波遇到 围避面后产生二次反射干扰。
龙骨 主要 安装在 船舶 中部 １／４ ３／４ 船 长范 围内 ，其减 的效 果 。
摇作 用 的大小 由舭 龙 骨的形状 、安 装位置 、尺寸 大小 等决定 。在 舭龙 骨安装过 程 中，为 得到较大 的横 摇阻 ２ 数 值计 算 方法
尼作用 ，在 横剖 面上舭龙 骨安 装 的位 置应在 半宽线 与 ２．１控制方程
进 行强迫 横摇运 动数值 模拟 ，通过水 动力分析 拟合求
舭 龙骨 （也称减摇 龙骨 ）作 为减少船舶 摇摆 的简 解 这些典 型横 剖面在安 装或不 安装舭龙 骨情况 下 的横
便 而有效 的一 种装 置 ，几乎 被所 有海 船所 采用 ［１】。舭 摇 附加 阻尼 ，分析加装 舭龙骨 装置 降低 船舶横 摇运 动
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗ ｉｍ ｔｈｅ ｃｏｍｍ ｅｒｃｉａｌ ｓｏｆｔｗ ａｒｅ Ｆｌｕｅｎｔ．ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｕｓ ＣＦＤ ｍ ｅｔｈｏｄ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｓｔａｌ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｍ ａｒｋ ｓｈｉｐ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｓｓｕｍ ｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍ ｏｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍ ｏｍ ｅｎｔ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ．ｒｏｌｌｉｎｇ ｄａｍ ｐｉｎｇ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｎｕｍ ｅｒ ｉｃａｌ ｆ ｉｔｔｉｎｇ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎｓ，ｗｈｅｒｅ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｗ ｏｕｌｄ ｂｅ ｔａｋｅｎ ｗｉｔｈ ｂｉｌｇｅ ｋｅｅｌ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｏｒ ｎｏｔ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｌｌｉｎｇ ｅｆｒｅｃｔ ｉｓ ａｓｓｅｓｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆｂｉｌｇｅ ｋｅｅ１．
Ｋ ｅｙｗｏｒｄ：ＣＦＤ ｍ ｅｔｈｏｄ； Ｂｉｌｇｅ ｋｅｅｌ； Ｒｏｌｌｉｎｇ ｄａｍ ｐｉｎｇ
１ 引 言
本 文在综 合考虑船 型设计 和舭龙 骨安装工 艺 的基
础上 ，选取工作 船 中部 １／４—３／４船长范 围 内数个典型 广东 沿海 大型航标 船主要 用于起 吊、维 护保养 广
东省 沿海航 道 的浮标航标 ，同时又 可 以兼顾 运输 浮标 横剖 面 ，采用 ＣＦＤ方法在Ｆｌｕｅｎｔ商业软件平 台上建立
中 图分 类 号 ：Ｕ６６４．７＋１
文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍ ｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｅｆｅｃｔ ｏｆ Ｂｉｌｇｅ Ｋ ｅｅｌ ｏｎ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｄａｍ ｐｉｎｇ
ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ ，ＬＩＮ Ｎ ａｎｓｈｅｎｇ 。，Ｌ１Ｎ Ｗ ｅｉ
（１．ＷａｔｅｒｗａｙＢｕｒｅａｕｏｆＯｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０１２０；２．ＳｏｕｔｈＣｔｆｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０）
航标 。由于沿海作 业 区海况 复杂 ，为防止船 舶在作 业 各个 横剖 面 的水动力数值 模拟计 算模 型 ；基 于工作船
或运输 过程 中发 生剧烈横 摇运 动 ，船型设计 应尽量 增 设计 状态 下 的吃水 、给 定重心 高度和横 摇周期 ，对其
大船舶横摇 阻尼 ，有效 降低船舶 的横摇运动 幅值 。
广 东 造 船 ２０１６年第 １期 （总 第 １４６期 ）
设计与研究
舭龙骨对船舶横摇 阻尼影 响的水动力 分析
刘 畅’，林 南 盛２，林 慰２
（１．广东省航道局 ，广州 ５１０１２０；２．华南理工大学 土木与交通学院，广州 ５１０６４０）
摘 要 ：本 文采用粘性 ＣＦＤ方法 ，在 Ｆｌｕｅｎｔ商业软件平 台上研 究沿海航标工作船 中部若干典 型横
林 南盛 （１９８８一），男 ，工程 师。 主要从事船舶设计 与研 究。 收 稿 日期 ：２０１５－０７—１７
２１
刘 畅 ，林 南 盛 ，等 舭 龙 骨 对 船 舶 横摇 阻 尼影 响 的水 动力 分 析
Ｏｐ
一Leabharlann ＋ ：０ ｆ １，２１
（１）
３．２网格划分及 ＣＦＤ参数设置 在处理程序 ＩＣＥＭ上完成计算 区域的水 动力 网格剖