本标模试验为下一届国际船舶水动力学CFD会议的标模,设立该标模的目的是考察粘性CFD方法对包含兴波破碎的船舶复杂自由面流动现象的模拟能力,相关的船模信息及试验工况条件如下。
试验模型
模型试验在中国船舶科学研究中心(CSSRC)拖曳水池中进行。水池长474米,宽14米,深7米。拖车的最大速度为15m/s。
试验模型为国际标准船模KCS,包含两种不同缩尺比船模,模型编号分别为C2724和C2954。在两个模型艏部的X/Lpp=0.05处,布置了激流丝。两个船模见图1。模型和实船的主尺度信息见表1。
表1 模型与实船的主尺度参数
参数 | 符号 | 实船 | C2724 | C2954 |
缩尺比 | λ | 1 | 52.6667 | 37.89 |
垂线间长 | LPP (m) | 230.0 | 4.3671 | 6.0702 |
水线长 | LWL (m) | 224.63 | 4.2652 | 5.9286 |
型宽 | B (m) | 32.20 | 0.6114 | 0.8498 |
吃水 (艏垂线) | TF (m) | 12.80 | 0.2430 | 0.3378 |
吃水 (船舯) | TM (m) | 10.80 | 0.2051 | 0.2850 |
吃水 (艉垂线) | TA (m) | 8.80 | 0.1671 | 0.2323 |
排水体积 | ∇ (m3) | 51130 | 0.3500 | 0.9399 |
浮心纵向坐标* | LCG (% LPP) | 1.22 | 1.22 | 1.22 |
重心垂向高度 | KG (m) | 14.32 | 0.272 | 0.378 |
试验工况
试验涵盖三个不同纵倾姿态(A:正浮姿态,TA= TF = 10.8m;B:0.5度纵倾,TA=9.8m / TF = 11.8m;C:1度纵倾,TA=8.8m / TF = 12.8m)。本次会议重点关注Fr= 0.35,1度纵倾姿态下的艏波破碎。详细的试验设置和工况见表2。
表2 实验设置和工况
试验类型 | 纵倾姿态 | 模型 | Fr | 自由度 |
Photo study | C | C2724 | 0.35 | 固定 |
A, B, C | C2954 | |||
阻力测试 (放开) | C | C2724 | 0.26 ~0.40 | 两自由度(垂荡、纵摇) |
C2954 | 0.26 ~0.36 | |||
阻力测试 (固定) | C | C2724 C2954 | 0.10~ 0.36 | 固定 |
艏波测量 (非接触式浪高仪) | A, B, C | C2724 | 0.35 | 固定 |
C | C2954 | |||
艏波测量 (伺服式浪高仪) | C | C2954 | 0.35 | 固定 |
平均速度测量 | C | C2954 | 0.35 | 固定 |
计算要求
计算坐标系定义如图2所示。原点为艏垂线与水线面的交点,x、y、z 轴正向分别指向船尾、船体右舷和竖直向上。
提供的所有数据均采用垂线间长LPP和船模速度UC进行无因次化处理。
需要提交的计算结果如下:
- Fr=0.35工况的阻力数据;
- Fr=0.35工况的流场数据,包括艏部波形(波高时均图和RMS图,范围见图3)、船体表面波高分布、不同横截面位置处速度分布(X/Lpp=0.15、0.20、0.30)。
参考链接
[1] KCS船模几何模型文件下载:https://www.t2015.nmri.go.jp/kcs_gc.html