海浪流场作用下的邮轮实船运动仿真

周新聪，肖仲歧，张 聪，欧阳武，黄 健

(1. 武汉理工大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉 430063；2. 船舶动力工程技术交通行业重点实验室，湖北 武汉 430063；3. 国家水运安全工程技术研究中心可靠性与新能源研究所，湖北 武汉 430063)

0 引 言

大型豪华邮轮作为一种拥有高附加值、高技术要求以及高难度的船舶，一直被誉为“海上流动五星级宾馆”，对于中国船舶行业来说这也是一块未经开发的空白领域。大型豪华邮轮的建造意味着我国在相关领域上的重大突破，而随着国际海事组织对于能效日益严格的要求以及邮轮本身对于经济性以及舒适性的追求，有必要追求最佳的能效表现。因此，有必要研究船舶在真实海况下航行的运动性能。

Zhao等[1]建立了评估船舶在真实海况下航行能效的综合化船舶推进模型。Yang等[2]对LNG船进行了考虑液舱晃荡与船体耦合的迎浪和斜浪中的数值模拟。廖炜昊[3]利用简化模型对波浪增阻与推进主机功率变化关系进行了研究。本文针对某大型邮轮基于粘性流的CFD理论建立了数值波浪水池，对邮轮在基于JONSWAP海浪谱的不规则波浪中航行进行流体仿真，模拟了一定的海况下船体所受阻力变化以及运动响应，通过对计算结果的对比为邮轮能效的提高提供一定依据。

1 数值模拟

1.1 控制方程

本文采用商用仿真软件STAR-CCM+对数值波浪水池中流场及船舶运动进行仿真，其流体运动依托于RANS的k-ε湍流模型，船体在三维数值波浪水池中的运动响应属于不可压缩多相流流动同时不涉及热量的传递，只需考虑质量以及动量的守恒，故其基本控制方程组如下：