海洋結構物大幅度運動劇烈流場數值模擬方法研究

《海洋結構物大幅度運動劇烈流場數值模擬方法研究》是依託上海交通大學，由萬德成擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：海洋結構物大幅度運動劇烈流場數值模擬方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：萬德成
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

本項目針對傳統格線在處理海洋結構物六自由度大幅度運動問題的瓶頸，將在申請人已開發的適合結構化格線的嵌套格線Overset multi-block方法的基礎上，結合先進的插值技術和單元搜尋技術，發展適用於結構化格線和非結構化格線的嵌套格線方法。在開原始碼OpenFOAM平台上，開發嵌套格線實現模組，物體六自由度運動(6FOF)模組，嵌套格線與OpenFOAM結合的數據接口模組，數值造波和消波功能模組，並共同集成到OpenFOAM中，形成一個專門面向船舶與海洋工程水動力學問題的求解器naoeFlows，數值模擬海洋結構物六自由度大幅度運動引起的複雜劇烈流動問題。本項目的研究成果，可以有效實現海洋結構物在波浪中大幅度運動以及多物體運動相互作用問題的數值模擬，包括船舶大於20 的橫搖和傾覆問題；以及甲板上浪，船槳舵相互作用，多船運動相互作用，海洋平台和FLNG在大波浪中運動和動力回響等問題。

結題摘要

本項目針對傳統格線在處理海洋結構物六自由度大幅度運動問題的瓶頸，利用先進插值和單元搜尋技術，改進原有嵌套格線Overset multi-block方法，研究開發了適用於結構化格線和非結構化格線的嵌套格線方法。在開原始碼 OpenFOAM 平台上，開發了嵌套格線實現模組、物體六自由度運動(6FOF)模組、嵌套格線與 OpenFOAM 結合的數據接口模組、數值造波和消波功能模組，然後共同集成到 OpenFOAM 中，形成了一個專門面向船舶與海洋工程水動力學問題的求解器naoe-FOAM-SJTU，並成功套用于海洋結構物六自由度大幅度運動引起的複雜劇烈流動問題的數值模擬。本項目所研發的嵌套格線方法和新構建的流場求解器naoe-FOAM-SJTU，很好實現了船舶與海洋結構物在高海況下六自由度大幅運動問題的數值模擬，包括船舶大於20°的橫搖問題和傾覆問題，甲板上浪，船槳舵相互作用，多船運動相互作用，海洋平台和FLNG在大波浪中運動和動力回響等問題，不僅實現了三維數值波浪水池、六自由度運動和多級物體運動求解以及系泊系統等功能模組，也在船舶靜水阻力、耐波性、船舶自航推進和自航操縱等領域得到驗證和套用。通過本項目計算研究和比較驗證，表明本項目研究獲得的重疊格線技術和開發的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU，在數值模擬複雜船舶流動問題方面有很好的適用性和可靠性，為高海況下的船舶與海洋工程複雜流動與運動問題提供了一個新的有效求解工具和手段。