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船舶入水與航行

應用概況

當船舶以一定角度從船塢入水,或者以一定姿态從大型艦艇入海,或者以恒定速度航行時,需要考慮入水或航行條件對(duì)船舶穩定性的影響,以及入水導緻的浪湧對(duì)人員安全的影響。船舶設計規範對(duì)穩定性有嚴格的要求,卻無法考慮超基準事(shì)件或極端海況對(duì)船舶穩性的影響,更無法預測船舶入水造成(chéng)的浪湧,是否危及岸上人員的人身安全。因此,可以借助 SimArk Particles 進(jìn)行船舶入水及航行過(guò)程的數值模拟,評估特定工況下的船舶穩性,以及船舶與水流之間的相互作用。

針對(duì)船舶航行阻力、大傾角穩性、動穩性,以及浪湧安全評估的需求,SimArk Particles 可以進(jìn)行定量分析評估,考慮設計規範和常規試驗手段無法涵蓋的内容;對(duì)于船體的破艙穩性和完整穩性,SimArk Particles 也能(néng)夠給出相應的定性評估結果,從而爲船舶設計提供更爲全面(miàn)的依據。

受海浪沖擊的海工構築物

飛機水面(miàn)起(qǐ)降

仿真方案

對(duì)于船舶大傾角入水的工況,可以應用粒子方法,對(duì)船舶入水過(guò)程進(jìn)行數值模拟。在 SimArk Particles 中,利用光順粒子水動力( SPH )方法,對(duì)船舶和水進(jìn)行離散,并忽略船體變形對(duì)船舶運動姿态的影響。

利用 SimArk Particles 特有的一鍵生成(chéng)粒子功能(néng),用戶指定粒徑大小,在固體區域快速生成(chéng)貼體粒子,在流體區域快速生成(chéng)均勻粒徑的粒子群,共生成(chéng) 550 萬個粒子。采用水在常溫下的材料屬性,總計算時長(cháng)爲 3.5 秒;采用顯式時間步進(jìn)方法,時間步長(cháng)由 CFL 數決定;選取雙精度爲浮點計算精度;采用 12 核 CPU 進(jìn)行并行計算。

船舶入水

 

 

對(duì)于船舶以恒定速度航行的工況,可通過(guò)粒子方法,在 SimArk Particles 中,考慮船舶與水的相互作用,忽略船舶局部變形對(duì)浪湧形态的影響。

利用一鍵生成(chéng)粒子功能(néng),快速地在固體區域生成(chéng)貼體粒子,在流體區域生成(chéng)均勻粒徑的粒子群,共 500 萬個粒子。考慮水的不可壓縮性,采用常溫下的材料屬性;采用顯式時間步進(jìn)方法,時間步長(cháng)由 CFL 數決定;選取雙精度爲浮點計算精度;采用 12 核 CPU 進(jìn)行并行計算。

船隻航行

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