ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

В данном исследовании рассматривалась математическая модель волнового движения жидкости в присутствии перемещающегося тела. Волновой характер движения частиц описывался уравнениями Герснера. При этом моделирование волны происходило в два этапа: инициализации волны и её дальнейшей энергетической подпитки.

Разрешающей системой уравнений являлись уравнения движения вязкой жидкости в форме Навье-Стокса. Пространственная дискретизация этих уравнений осуществлялась по методу контрольного объёма, важным преимуществом которого является то, что в нём заложено точное интегральное сохранение таких величин, как масса, количество движения и энергия для любой группы объёмов и для всей расчётной области.

Полученная расчётная конечно-объёмная модель включала в себя четверть носовой оконечности судна проекта 19620, ограниченную диаметральной плоскостью и плоскостью мидель-шпангоута как плоскостями симметрии. Вокруг корпуса судна рассматривались некоторые объёмы воды и воздуха, ограниченные плоскостями симметрии, отдаление которых от корпуса определялось из условия минимизации влияния процессов, происходящих в области границ на искомую величину давления вблизи корпуса.

Перемещения корпуса при качке имитировались килевыми перемещениями его как твёрдого тела. Параметры этих перемещений (амплитуды и скорости) определялись по программе расчёта продольной качки судна на регулярном волнении, разработанной автором. При этом за расчетную была выбрана волна с относительной длинойl/l= 1.0, как наиболее опасная с точки зрения параметров удара (скоростей относительных вертикальных перемещений сечений носовой оконечности и сочетания фаз этих скоростей и соответствующих скоростей волны).

В результате расчёта строились графики зависимости гидродинамических ударных давлений от времени (рис.1). Имеющийся графический аппарат позволил явно определить зону действия ударных давлений на корпусе и точку приложения равнодействующей гидродинамических сил.

Рис. 1. График зависимости давления (Па), действующего на носовую оконечность, от времени, полученный в численном эксперименте дляv_нп= 2.5 м/с.

Ударные изгибающие моменты корпуса судна вычислялись по импульсной схеме. Величины импульсов ударных сил определялись графически из условия равенства площадей реальной эпюры гидродинамических сил и приведённой (рис.1).

Полученные величины ударных изгибающих моментов оказались существенно ниже величин ударных давлений, регламентируемых Правилами Российского Речного Регистра.