船舶航行兴波CFD模拟的代数型VOF方法研究

作者：李晓东; 吴乘胜; 王星

来源：水动力学研究与进展A辑, 2022, 37(02): 252-261.

DOI：10.16076/j.cnki.cjhd.2022.02.013

• 两相流
• 界面捕捉
• 代数型VOF方法
• 高分辨率格式

作为一种能处理复杂运动界面且具有物理守恒性的算法，VOF (volume of fluid)方法广泛应用于船舶水动力学CFD (computational fluid dynamics)模拟。该文面向船舶航行兴波这一典型且常见的运动界面流动问题，针对网格适应性更好的代数型VOF方法开展研究。该文首先介绍了CICSAM(compressive interface capturing scheme for arbitrary meshes)、HRIC (high resolution interface capturing)和Fromm三种典型的代数型VOF格式，随后采用二维Zalesak算例对几种格式进行了测试；根据对测试结果的分析，对耗散性较强的HRIC格式进行了优化，并得到了Zalesak算例、剪切流场、旋转流场和平移流场下测试结果的验证；最后开展了Wigley船型和KCS船模航行兴波的CFD模拟。经过对Wigley船航行兴波和舷侧波形CFD模拟结果及与模型试验结果的对比分析，结果表明：优化的HRIC格式总体上表现最优，Fromm格式次之，CICSAM格式又次之，HRIC格式模拟结果最差。从KCS兴波模拟结果来看，优化HRIC格式可以较好地解决实际船型航行兴波数值模拟问题。

• 单位
  中国船舶科学研究中心