Determination of hydrodynamic coefficients of the added masses and damping due to oscillations of the frame contour by computational methods

Abstract

Данная статья рассматривает определение коэффициентов присоединённых масс и демпфирования при вынужденных колебаниях шпангоутного контура с использованием численных методов. Составлена система уравнений, дополненная краевыми условиями. Выполняется численный расчёт задачи качки в пакете “OpenFOAM” с помощью динамической сетки “OverSet”, позволяющей выполнить расчёт сложного движения тела для однофазных и многофазных задач. Метод состоит в создании сетки с граничными условиями, имеющей несколько областей, и получении на её основе необходимого решения с помощью интерполяции. Представлены результаты расчёта гидродинамических коэффициентов с помощью численного метода. Согласованность численного моделирования с экспериментальными результатами подтверждает применимость предложенного метода в случае решения задачи качки. Также на основе методов численного моделирования произведены расчёты и представлены результаты присоединённых масс и демпфирования для горизонтальной, вертикальной и бортовой качки при различных отношениях ширины борта к осадке судна. The article uses numerical methods to determine the coefficients of the attached masses and damping for forced oscillating motion of the frame contour. A system of equations supplemented by boundary conditions is composed. A numerical calculation of the oscillations is performed in the "OpenFOAM" package using the "OverSet" dynamic mesh, which makes it possible to calculate the complex motion of the object for single-phase and multi-phase problems. The essence of the method is to create a mesh with boundary conditions, which has several areas, and obtain the necessary solution using interpolation based on it. The results of calculating the hydrodynamic coefficients using the numerical method are presented. The consistency of the numerical simulation with the experimental results confirms the proposed method's applicability in solving the ship's oscillating motion problem. Also, based on numerical modeling methods, calculations were made. The results of calculating the attached mass and damping coefficients for rolling and pitching at various ratios of the side width to the ship's draft are shown.