CFD方法模拟高航速DTMB5415艏波破碎

船舶高速航行时船艏处会经常发生波浪破碎现象,艏波破碎会伴随着复杂的流场变形还会造成能量损失形成破波阻力,对艏波破碎流场的数值模拟是目前水动力学研究中最为复杂的问题之一.该研究采用基于OpenFOAM自主开发的求解器naoe-FOAM-SJTU,针对标准船模DTMB进行了艏波破碎的数值模拟.计算离散方法采用有限体积法,利用RANS方法求解流场,VOF方法捕捉自由液面.计算工况为出现稳定破波形态的航速Fr=0.35,对船体阻力进行预报,并与模型实验结果进行对比验证,用不同尺度的网格开展网格收敛性研究.利用DDES方法计算模拟艏波破碎现象,给出了该航速下的兴波波形和自由面附近涡量场等流场信息,对比分析了自由液面的破波情况,结果表明DDES在获取艏波破碎过程的细节上有很大的优势,能够比RANS捕捉到更多的自由面凹陷和翻卷空隙,验证了当前CFD方法对艏波破碎模拟的可行性.