论文部分内容阅读
随着计算机硬件水平的跳跃式发展和计算流体力学(CFD)技术的不断提高,尤其是近几年来,伴随着一些商用CFD软件的成熟,对流体力学问题的研究已进入CFD时代。作为流体力学的一个重要分支,CFD正越来越受到人们的重视。就造船界的研发现状来说,改进CFD计算的精度、提高CFD的利用效率、拓宽CFD的应用范围有着十分重大的意义;而一个可以持续的研究热点问题是将CFD应用于船型优化与新船型开发,即从流体力学最优化的观点出发,通过CFD计算和非线性最优化方法自动求得最佳船体形状。网格生成是CFD计算的重要环节,网格的质量对CFD计算的精度起着至关重要的作用。然而,对于船体曲面这样复杂的几何形状,生成高质量的网格需要相当的专业知识和技能。一般情况,一名船舶CFD工程师为生成一套高质量的混合型网格或分块结构化网格需花费大量的时间和精力,这对船舶CFD的普及应用是一个障碍。更进一步,在将CFD应用于船型优化与新船型开发时,将花费大量的时间完成许多相似船的网格生成,使数值优化船型的效率大大降低。为提高船舶CFD计算及数值优化船型的效率,本文开发了基于通用CFD前处理器Gambit的船舶混合型网格自动生成程序HIGOT和船舶结构化网格自动生成程序SUGOT。程序HIGOT和SUGOT从描述船体曲面形状的IGES文件入手,根据船体曲面的点线面信息,生成批处理文件,启动Gambit自动运行批处理文件并更新点线面信息,根据船体曲面形状特性、计算要求等条件,软件通过参数化来控制并完成计算区域的划分、网格生成及边界条件的设置。以KVLCC2M、TEU3100和另一艘集装箱船船模IGES文件校验程序。针对KVLCC2M就CFD阻力性能预报和操纵性能预报的网格依赖性做了研究;对TEU3100,深入讨论了船体尾部变形对船舶阻力性能、操纵性能,特别是对推进性能的影响;对另一集装箱船,就混合型网格和结构化网格在自由面预报方面的优缺点进行了对比。结果表明,软件HIGOT和SUGOT能实现普通船舶CFD计算用网格的自动生成,可以极大地节省船舶CFD计算时网格生成的时间,为最终实现系统地数值优化船型奠定了基础。