GFD simulation of the interaction of large-amplitude ship motion with the large deformation of the free-surface

船舶大振幅运动与自由液面大变形相互作用的GFD模拟

基本信息

  • 批准号:
    11555256
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The technique to predict ship performance in actual sea condition is especially important for ship design. Waves always exist on the ocean surface and ships make large-amplitude, nonlinear motion. This gives serious influences on the economy and safety of sea transportation. The objective of this research is to develop such a technology to predict ship performance in waves by use of computer simulation based on fluid dynamics.The finite-volume method in the framework of the boundary-fitted coordinate system is chosen as a basical tool and the density function technique is introduced for the fulfillment of the free-surface conditions. With the combination of these technique the motions of largest amplitude such as pitching and heaving are simulated with sufficient degree of accuracy, having good agreement with experimental results. This method is extended to the motions in oblique waves and following waves. However, it is noted that the degree of robustness and stability is not very satisfactory. Therefore the overlapping technique is developed with the rectangular grids for the outer grids where waves are generated and the boundary fitted grids about a ship. With this new method all motions with six degrees of freedom are simulated. On the other hand another technique of numerically generating ocean waves is developed.The simulation technique is not fully developed to cope with any motion of a ship in any ocean circumstances. Some part is still left developed in the near future. However, the substantial architecture and components are completed by this research work.
预测实际海况下船舶性能的技术对于船舶设计尤为重要。海洋表面始终存在波浪,船舶会进行大幅度的非线性运动。这给海上运输的经济性和安全性带来了严重影响。本研究的目的是开发一种基于流体动力学的计算机模拟来预测船舶在波浪中的性能的技术。选择边界拟合坐标系框架下的有限体积方法作为基本工具,并引入密度函数技术来满足自由表面条件。通过这些技术的结合,可以以足够的精度模拟最大幅值的运动,例如纵摇和升沉,与实验结果具有良好的一致性。该方法被推广到斜波和随波的运动。然而,值得注意的是,鲁棒性和稳定性的程度并不十分令人满意。因此,利用用于产生波浪的外部网格的矩形网格和围绕船舶的边界拟合网格开发了重叠技术。通过这种新方法,可以模拟所有具有六个自由度的运动。另一方面,开发了另一种数值生成海浪的技术。模拟技术尚未完全发展到能够应对船舶在任何海洋环境下的任何运动。有些部分仍需在不久的将来进行开发。然而,实质性的架构和组件是通过这项研究工作完成的。

项目成果

期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hideaki Miyata: "Toward Virtual Reality by Computational Physics"24th Weinblum Memorial Lecture, to appear in Shiffstechnik. (To appear). (2001)
Hideaki Miyata:“通过计算物理学迈向虚拟现实”第 24 届 Weinblum 纪念讲座,出现在 Shiffstechnik 上。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Yohei Sato, Hideaki Miyata, Toru Sato: "CFD Simulation of 3-Dimensional Motion of a Ship in Waves : Application to an Advancing Ship in Regular Heading Waves"Journal of Marine Science and Technology. Vol.4 No.3. 108-116 (1999)
Yohei Sato、Hideaki Miyata、Toru Sato:“船舶在波浪中的三维运动的 CFD 模拟:在规则航向波浪中前进船舶的应用”海洋科学与技术杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Jong-Chun Park, Hideaki Miyata, Takumi Ooga, Koji Gotoda: "Motion Simulation of a Sailing Boat in Oblique Waves with Three Degrees of Freedom"J. Soc. Naval Archit. Jpan. Vol.189. 191-199 (2001)
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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Yohei Sato, Hideaki Miyata, Toru Sato: "CFD Simulation of 3-Dimensional Motion of a Ship in Waves : Application to an Advancing Ship in Regular Heading Waves"Journal of Marine Science and Technology. Vol.4, No.3. 108-116 (1999)
Yohei Sato、Hideaki Miyata、Toru Sato:“船舶在波浪中的三维运动的 CFD 模拟:在规则航向波浪中前进船舶的应用”海洋科学与技术杂志。
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知道了