Chinese Journal of Ship Research
1.2 网格的划分
网格的划分是整个数值模拟过程中很重要的一个环节，该过程有很多工作要做，也是最耗时的部分。网格的数量以及网格质量会对计算结果产生很重要的影响，所以在进行网格划分时网格既不能划分得过密，也不能划分得过疏。如果网格过密，一来会增加计算耗时，二来计算的准确性也不会有明显的提高，有时反而会适得其反。而若网格过疏，计算结果的精度程度往往达不到要求。船舶艏艉的曲率变化很大，必须对其进行单独加密，以保证网格质量。同时，开尔文波系对研究船舶的兴波阻力非常重要，所以对靠近船体的4）。区域进行网格加密（图 文中，加密网格一般3分为 个过渡层逐步进行，以保证网格质量。划分网格之前，首先须计算边界层厚度 δ 的，边界层厚度直接关系到近壁面网格的划分情况，对最终计算结果的准确性影响很大。 式中：x为距船艏的距离；L为船长；δ 为边界层厚度；Re为雷诺数；Re ，Re ，Re 为相应的雷诺数。 对于船舶这种“钝体“来说，Rex 的边界层并不是在驻点处从零算起的。所以为了安全起见， 20%~25%，本文设定为一般将 Reδ 设定为 ReL 的20%。得到边界层厚度的经验公式为3 δ = 0.028LRex （ ）毛筱菲等［14］认为进流口的边界层对进水流道的性能有一定影响，参考其得出的结论，对边界层7网格进行划分，边界层数设定为 层。
1.3 物理模型的选取
现今对于自由液面的模拟包括标记与单元法（Marker and Cell，MAC）和流体体积法（Volume of Fluid，VOF）法，其中MAC VOF法相比于 法有许多劣势，例如，其计算量非常大，在一些情况下容易失真。VOF法是目前使用最为普遍的一种方法， Hirt Nichols主要源于 以及 的想法，并带起了国际上的研究热潮。VOF法用于研究两种或多种不相容介质的交1。VOF界面，所有介质体积分数相加为 法通过网络体积比函数 f 来实现，f 值的大小表示流体2的占有比例。本文研究的是空气和水 种流体介质，指定的流体相为空气。VOF除了选取的流体域体积函数法（ 法）之外，湍流模型选取为 k - ε 模型，可选模型之中选VOF择的为重力模型、单元质量校正和 波。
1.4 边界条件的设定
2 1边界条件一般被分为 种：第 种为渗透性边界，例如速度入口，在这些边界处可以发生进来流2等物质交换；第 种就是像固壁面这种非渗透性边界，相应地，这些边界处不能发生物质交换。进CFD行 数值计算时，一般将边界条件划分为以下几种：进口边界、出口边界、对称面边界以及固壁面边界。本文在设定边界条件时，只是将船体及其附
体设为壁面边界，并没有将计算域的边界设为壁面，这样一来就可以更加真实地模拟出船舶在实际航行中宽广的水域，计算结果也会更加准确。最终，计算域边界条件类型设定如下：进口类型为速度进口，出口类型为压力出口，船中剖面为对称面，船体以及流道设定为无滑移壁面。3计算域边界条件的具体设定如图 所示。