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    2.4.3  对称边界条件 10

    2.5  流体体积函数（VOF）方法 10

    2.5.1  流体体积函数(VOF)方法介绍 10

    2.5.2  VOF方程的求解 12

    2.6  数值方法 12

    2.6.1   离散方法 12

    2.6.2   SIMPLE算法 13

    2.6.3   网格生成 13

    2.7   本章小结 14

    3 船模数值计算 14

    3.1 模型及网格的生成 14

    3.1.1 前处理软件ICEMCFD简介 14

    3.1.2   网格的生成 15

    3.2 FLUENT模拟计算 16

    3.2.1 FLUENT软件计算步骤 16

    3.2.2  模拟计算结果 26

    3.2.3   计算结果分析 34

    结论 38

    致谢 39

    参考文献： 40

    1 绪论

    首先，阐述了课题的研究背景和意义，然后介绍了一些国内外关于这方面的研究概况，最后简单说一下本文的主要工作。

    1.1 研究背景及意义

    以前，我们多数用经验公式或者模型试验来预测船舶阻力。经验公式只能估算，结果不一定准确且可能不符合船舶周围流场的实际情况。而模型试验虽能比较准确地估算出总阻力，但对船周围流场不能精确描述，受制于模型尺寸等因素不能进行特殊情况下的试验，而且耗费巨大。论文网

    随着计算机的快速发展，船舶计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)方法也得到迅速发展和提高。计算和模拟流场的功能越来越强大，结果也能够满足工程应用的要求，而且花费较模型试验少很多。

    船舶阻力是由两部分组成的，即粘性阻力和兴波阻力。前者是由水的粘性引起的，包括摩擦阻力和旋涡阻力，后者是船舶航行时兴起的重力波引起的。一般，粘性流动和自由面的计算是分开考虑的，即用势流理论方法处理自由面，而通过求解RNS方程来计算船体的粘性边界层（由于自由面的存在，使流动计算变得很困难，所以忽略自由面对粘性的影响）。虽然势流理论发展的很成熟，可以精确地计算船舶的兴波阻力，但在预报流场细节和计算粘性阻力的问题上却无能为力，而必须依靠粘性流计算方法[2]。

    随着计算机性能和计算流体力学的发展，数值模拟成为船舶工程领域一种强有力的研究手段，而如何对绕船体自由面周围粘性流场进行数值模拟，也成为了船舶流体力学领域里具有重要理论价值和实用意义的研究方向[1]。

    1.2 国内外研究概况与进展

    1.3本文主要工作

    我采用的船型是系列60船型。之所以选择这个船型来模拟，是因为所得结果与资料可作比较、参考。本文的主要工作包括以下几方面：

    (1)学习船舶流体力学的基本理论知识，了解前处理软件ICEM CFD的建模、网格划分等功能。学习FLUENT软件求解器的基本算法和求解步骤，以及了解湍流模型的设置参数等。

    (2)查阅相关文献，学习VOF模型的原理和操作两相流的设置方法。

    (3)用ICEM CFD软件划分网格，并检验网格质量，使之符合要求，不符合的话，重新划分。在FLUENT中模拟不同航速下，系列60船模周围流场并计算其阻力、压力及速度分布，并分析结果。

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