[发明专利]一种风浪中船舶失速系数的直接计算方法

权利要求书

1.一种船舶风浪中失速系数的直接计算方法，其特征在于，包括：

S1：建立物理模型，收集目标船舶船体、螺旋桨、舵的型线型值数据，根据目标船舶船体、螺旋桨、舵的型线型值数据，使用三维建模软件建立裸船体模型和螺旋桨、舵的物理模型；

S2：建立CFD数值模拟计算域，将S1建立的裸船体模型、螺旋桨和舵的物理模型导入CFD数值模拟软件，建立CFD数值模拟计算域，设置大地坐标系、船体运动坐标系、螺旋桨旋转坐标系以及船舶六自由度运动模块；

S3：设置数值模型，定义S2所述CFD数值模拟计算域各边界条件，确定脉动风速变化规律，确定随机波浪参数和成分波，设定CFD数值求解模型；

S4：数值计算，初始化流场及设置，根据S2建立的CFD数值模拟计算域和S3所设置的数值模型，获取随机风浪中船舶速度变化曲线，得到速度降低的平均值，计算出船舶风浪中失速系数。

2.根据权利要求1所述的船舶风浪中失速系数直接模拟计算方法，其特征在于，S2具体包含以下步骤：

S201：处理物理模型，将S1所述船舶裸船体模型和舵的物理模型合并为整体模型，将S1所述螺旋桨的物理模型作为单独模型；

S202：划分计算区域，将S201所述整体模型和单独模型导入CFD数值模拟软件，进行计算区域划分，所述计算区域划分包括背景域、船体运动域和螺旋桨旋转域三个部分；

S203：建立多级坐标系，多级坐标系包括大地坐标系O-XYZ、船体运动坐标系O_G-X_GY_GZ_G、背景域坐标系O_B-X_BY_BZ_B和螺旋桨旋转坐标系O_p-X_pY_pZ_p，其中大地坐标系为一级坐标系，背景域坐标系和船体运动域坐标系为二级坐标系，螺旋桨旋转坐标系为三级坐标系，其中大地坐标系O-XYZ的原点O在船舶未开始运动的重心G位置，X轴沿初始的船首方向，Y轴沿初始的船体左舷方向，Z轴垂直向上，船体运动坐标系O_G-X_GY_GZ_G以三体船重心G为原点O_G，X_G轴指向船首，Y_G轴指向船体左舷，Z_G垂直于X_GO_GY_G平面，背景域跟随船体运动域移动，背景域坐标系为O_B-X_BY_BZ_B，原点与船体运动坐标系原点重合，X_B轴与大地坐标系X同向，Y_B轴与大地坐标系Y轴同向，Z_B轴垂直向上，螺旋桨旋转坐标系为O_p-X_pY_pZ_p，O_p位于转子旋转中心，X_p指向船体左舷，Y_p垂直指向上方，Z_p指向桨轴向朝船首方向；

S204：建立多自由度运动模块，根据船体多自由度的运动，建立船舶六自由度运动模块，船舶六自由度运动模块根据计算的风浪中船体运动实时受力，通过刚体运动方程和S203所述多级坐标系，对船体运动进行计算。