臺灣博碩士論文加值系統

本研究應用計算流體力學軟體 Flow 3D模擬紊流流場中三體船航行於大海，在波浪中受流體動力而造成的船體運動。首先利用 AutoCAD 軟體的繪圖技術，將船體線圖加以修整，再使用Rhinoceros 3D繪圖軟體，建立三體船模型，並使用 Flow 3D 軟體建立數值航道 與相關參數設定，如船速、不同週期的波浪、航行時間。
假設流體為非旋性、不可壓縮 考慮黏性及水表面張力，在佛勞德數0.15、0.30、 0.45狀況下，模擬船體在波浪入射角0°、45°、90°、135°、180°時，受到微小振幅波作用，於起伏(Heaving)、縱搖(Pitching)及橫搖(Rolling)的運動狀態 ，並進一步探討主、副船體結構配置對三體船運動之影響。
本研究計算之結果與實驗值相互比較，來驗證所用數值方法之準確性。由結果可知，除了在 Fn=0.30時縱搖運動與實驗值在波長船長比L/l=1.0和1.5之間稍有差距之外，本研究之數值方法在分析三體船運動已有不錯的結果。流體加入黏性對於船體運動的差異，由結果可知，船體高速航行時，流體加入黏性更接近於實驗值；在低速與低頻狀態下，則較無差異。三體船主、副船體的配置在縱向結構方面以靠近船舯位置之兩側船體對於橫搖的穩定性較佳，起伏方面影響則不大，在橫向間距方面以較靠近主船體的位置較佳。

This study used the hydrodynamic simulation software Flow-3D to simulate ship motions by the hydrodynamic forces on the trimaran ship advancing waves in the turbulent flow. First, the ship models were constructed by using a computer aided design (CAD) tool. Repair the line drawing of ship then establish a model with Rhinoceros and set up the numerical tank and some important parameters such as the speed of the ship model, the cycle of waves and the navigation time are investigated with Flow-3D.
The fluid considered here are assumed to be irrotational, incompressible and concern the viscosity and the effect of water surface tension, simulate the ship at Froude number Fn=0.15、0.30、0.45, with the different wave headings, the motions about Heaving、Pitching and Rolling on the small waves. To go a step further discuss the motions about different side-hull arrangements.
From the comparisons of the theory and experiment, we find this method is glad except for a slight difference between the Froude number Fn=0.30, L∕l = 1.0 to1.5. From the results, adding fluid viscosity is necessary when the ship at high speed, otherwise at the state of low speed and low frequency showed no difference. Change the side-hull arrangements of longitudinal, we know the side-hull close to the position of amidship is better on the ship motions about Rolling, and little affect in Heaving. On the other hand, side-hull close to the main hull is better at the horizontal.

目錄　　　　　　　　　　　　　　　　　
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
符號說明 X
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1　　
1.2三體船簡介 1
1.3文獻回顧 2
1.4論文架構 3
第二章 研究方法 4
2.1模擬軟體介紹 4
2.2 Navier-Stokes 控制方程式 5
2.3 Flow-3D之控制方程式 6
2.4波浪設定 8
第三章 模擬方法與軟體設定 10
3.1建立船模 10
3.2座標系統 15
3.3物理條件及單位設定 16
3.4紊流模式選用 17
3.5 Flow-3D前處理 17
3.5.1數值航道水域 17
3.5.2船模航行時間與速度 20
3.5.3網格及邊界條件設定 20
3.5.4不同側船體配置 28
3.6 Flow-3D軟體設定步驟 30
3.7 Flow-3D後處理 40
第四章 模擬結果與討論 43
4.1時域領域轉換為頻域領域 43
4.2船體運動數值解與實驗值比較 45
4.3加入紊流模式探討 46
4.4不同波浪入射角之探討 47
4.5三體船主、副船體配置 48
第五章 結論與建議 66
參考文獻 67

 

參考文獻
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