- 上一篇：板带轧机研究现状综述
- 下一篇：酒精浓度测试仪的研究现状和参考文献
事实上，对于表面船来说，粘性对于船体周围薄边界层和船后伴流是非常重要的。从船肿到船艉，船体横截面面积及其形状都在发生变化，边界层也随之增厚。在艉部，容易出现流线的聚散和流线曲率较剧烈的变化，从而对整个船体的各种水动力性能产生巨大的影响。因此怎样来模拟船体周围的粘性流场并精确的预报阻力成为船舶水动力学领域的研究热点[3]。65365
在实际工程应用中，人们最关心的是流动要素的时均值，而对湍流的脉动量往往不太关注。由于Navier-Stokes方程的非线性，使得用解析的方法精确描述全部细节变得极为困难，即使能够得到这些细节，对于解决实际工程问题也没有太大的意义。所以人们很自然地想到求解时均化的N-S方程，而将瞬态的脉动量通过某种模型在时均化的方程中体现出来，由此产生了Reynolds平均法。这种方法的核心是不直接求解瞬时的Navier-Stokes方程，而是想办法求解时均化的Reynolds方程[4,5]。这样，不仅可以避免DNS方法的计算量大的问题，而且对工程实际应用可以取得很好的效果。而根据对Reynolds应力项做出的假定或处理方式不同，目前常用的湍流模型有两大类：Reynolds应力模型和涡粘模型[6]。
60年代后期，三维船舶粘性流的数值研究开始了，当时主要基于边界层理论。到70年代后期，Spalding(1978)发展了基于雷诺平均的Navier-Stokes(Reynolds．
Averaged Navier-Stokes，RANS)方程求解的方法，整个80年代就致力于改进Spalding方法[7]。经过努力，RANS方法得到了充分的发展。在1991年的哥德堡举行的船舶粘性流动专题研讨会上提出的大部分方法就是RANS方法，在1996年第21届ITTC会议上，求解船舶粘性流的RANS方法被认为已经成熟了，足以应用到船舶阻力性能预报系统、螺旋桨设计过程中去。RANS方法的发展显著改进了预报船舶尾部流动的能力。在1982年的14届国际船舶流体力学会议之后，众多的科研人员以叠模为研究对象来求解RANS方程，其中以HSVA油轮和其改进型这两条船模为计算对象的计算结果和实验值符合得比较好[8]。这表明用RANS方程计算叠模的绕流问题基本完成了。随着现代船舶科技水平的不断提高，对船舶水动力方面的研究也提出了更高的要求。许多新技术，如网格生成技术、并行计算技术、多重网格加速、自适应人工耗散、预调制以及结果可视化技术等，被广泛应用于复杂的流场计算中。时至今日，国内外对船舶粘性流数值计算的研究已经具备了一定的规模[9]。论文网
在我国，和造船相关的一些研究院所和高校在三维船舶粘性的数值研究方面也开展了不少研究工作：中国船舶科学研究中心(CSSRC)在这方面是做得比较好的单位。周连第教授等利用求解泊松方程的方法生成了船体网格，采用 两方程模型求解RANS方程，成功地开发了适合带附体潜艇周围粘性流场的三维分区/分块流场耦合求解方法，达到了国际先进水平。CSSRC经过多年的努力，采用贴体坐标系、交错网格、带二点壁函数的 湍流模式、SIMPLE的压力和速度耦合、隐式指数差分格式并且在三个方向上应用ADI和TDMA解全三维RANS方程的方法，计算了SSPA-720船模的尾流场，计算结果和试验结果十分吻合[12]。
中国船舶及海洋设计研究院(708所)沈奇心、蔡荣泉以及陈义根等采用代数方法生成船体网格，并选用标准湍流模型，基于人工可压缩方法，分别研究了忽略与考虑自由面兴波的定常与非定常船舶粘性流计算，开发了相应的流动计算和水动力计算程序[13]。
上海交通大学刘应中、张怀新[11]等采用了不仅与物体表面贴体，而且与自由表面贴体的动网格技术，选用子网络尺度模式(SGS)和Baldwin-Lomax模式相结合的混合湍流模型，采用有限体积法，通过求解RANS方程，同时追踪自由表面，成功地数值模拟了计及自由面兴波的三维船体周围的粘性流场[14]。