船舶下水动态过程数值模拟分析研究

摘要

船舶下水是在船舶建造工程大部分完工之后，将船舶从建造区移至水域的工艺过程。是船舶建造过程中的一个重要环节。随着经济发展与船舶制造技术的进步，船舶尺寸及吨位也越来越大，在下水过程中船舶和下水设施受到的力也随之变大，对船台以及其他的下水设备的要求也越来越高。下水计算的目的就是为下水方式以及下水设备选择提供依据。在船舶大型化的今天，准确预报船舶下水过程中的受力情况就显得非常重要。
　　 船舶的下水过程是复杂的动力学问题。传统的下水计算应用静力学方法来处理下水问题，把下水过程中瞬时船舶视为静止，把船体视为二维梁，用静力学方法计算尾浮、滑道压力以及判断是否会发生尾弯、首跌落等现象。其结果比较粗略，可以用于初期方案设计的估算。三维有限元数值模拟方法考虑了船舶下水过程中的惯性力、水动力以及船体形状对下水过程的影响，能够计算出船舶下水过程中的瞬时速度、加速度以及受力等。因此三维有限元数值模拟方法相对准确，可用于下水过程的详细计算。
　　 本文采用三维有限元法，利用LS-DYNA的流固耦合功能，对下水过程进行数值模拟，考虑船舶下水的惯性力、阻力以及船体水下形状等因素。不仅能够准确的预报船舶在下水过程中的受力情况，而且能够直观准确的判断船舶的尾浮和全浮，以及对应的下水过程中瞬时速度、加速度及浮态等。文中对数值模拟计算与传统计算结果进行分析比较，从而验证了数值模拟计算的可行性与准确性。分析下水过程中重量、摩擦系数和潮高对下水过程的影响，为下水计算提供有意义的结论。
　　 随着计算机技术进步与船舶行业的发展，船舶下水数值模拟计算方法将能够为船舶下水提供更准确、更直观的预报，将会成为下水计算的主要方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1船舶下水方式简介

1.2船舶纵向下水过程工艺过程简介

1.3国内外船舶下水计算研究现状

1.3.1弹性梁计算方法

1.3.2船模实验法

1.3.3动力学方法

1.3.4小结

1.4本文的研究内容及目地

2船舶下水动态过程数值模拟方法

2.1基本理论

2.2动态过程数值模拟方法

2.2.1流固耦合方法简介

2.2.2流固耦合算法

2.2.3 LS-DYNA中流固耦合方法

2.3下水运动方程和数值计算

2.3.1下水过程中船体受力分析

2.3.2下水动力学方程

2.3.3数值求解方法

3动态过程数值模拟算例

3.1基本数据

3.2传统方法计算

3.3动态数值模拟计算

3.3.1船舶下水模型化方法

3.3.2数值结果及其分析

3.4水动力方法与传统计算法比较分析

4船舶动态过程下水过程的研究

4.1重量对下水过程的影响

4.2摩擦系数对下水过程的影响

4.3潮高对下水过程的影响

5讨论与展望

5.1讨论

5.2展望

结 论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢