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基于RANS法虚拟试验水池的船舶快速性预报研究的开题报告
一、研究背景
船舶快速性是指船舶在平静水面上前进时所能达到的最大速度，是衡量船舶技术先进水平和性能的重要指标之一。而船舶快速性的预测和评估则是船舶设计和建造的重要环节。传统船舶快速性试验一方面存在时间、经济成本高、数据精度差等问题；另一方面，随着现代计算机技术的发展，借助数值模拟方法进行虚拟试验已成为一种重要的趋势，RANS方法在计算流体力学领域也得到了广泛的应用。因此，基于RANS法虚拟试验水池的船舶快速性预报研究具有重要的实用价值。
二、研究意义
船舶快速性预报是船舶设计和建造的重要环节，而虚拟试验则是目前计算流体力学领域的重要研究方向，如何将虚拟试验方法应用于船舶快速性预报研究中是一个具有重要实际意义的问题。
1、节约试验成本
通过使用数值模拟方法进行虚拟试验可以避免传统试验中的人力、物力、财力投入，显著降低试验成本。同时，虚拟试验的结果可以更好地反映船舶的运动学和动力学特性。
2、提高研究精度
通过RANS方法对船舶快速性进行预测，可以更加准确地模拟船舶在水流中的运动规律，并更加全面地分析船舶的流固耦合特性，从而提升研究精度和可靠性。
3、促进船舶设计和建造
船舶快速性预测是船舶设计和建造的重要环节，RANS方法的应用可以更加全面地分析船舶的流体力学特性，从而指导船舶设计和建造。
三、研究内容
本研究主要围绕基于RANS法虚拟试验水池的船舶快速性预报展开，具体包括以下内容：
1、建立数值模型
使用RANS方法建立虚拟试验数值模型，涉及船体网格划分、流体力学模型和边界条件等问题。
2、数值计算
利用数值模拟方法对船舶在水流中的运动进行数值计算，以预测船舶的快速性。
3、结果分析
通过数值计算结果对船舶的运动学和动力学特性进行分析，为船舶设计和建造提供参考。
四、研究方法
本研究采用RANS方法进行船舶快速性预报的虚拟试验研究。具体方法包括：
1、基于CFD软件建立数值模型，进行网格划分和边界条件的设定。
2、执行数值计算过程，以预测船舶在水流中的运动学和动力学特性。
3、根据计算得到的实验结果，对船舶快速性进行分析。
五、研究进展
目前，在国内外学术界与工业界均有了大量的基于RANS方法虚拟试验水池的研究，例如Wang等人(2019)基于RANS方法模拟了某船舶在合肥1032米船闸的液压模拟实验中的运动情况，取得了较为准确的结果。可通过研究现有成果，对船舶快速性预测与评估提供一定的参考和启示，以完善本课题的研究内容和方法，进一步提高研究质量。
六、研究成果
本研究可望取得以下成果：
1、建立虚拟试验计算平台，预测船舶快速性。
2、通过结果分析，为船舶设计和建造提供参考。
3、积累一定的研究数据，为下一步的研究工作提供一定的参考和支持。
七、研究计划
本研究计划在三年内完成，研究内容和时间安排如下：
第一年：
1、研究现有成果，完善研究方案和方法。
2、建立数值模型，进行网格划分和边界条件的设定。
3、进行数值计算，预测船舶快速性。
第二年：
1、结果分析，为船舶设计和建造提供参考。
2、积累研究数据，为下一步的研究工作提供支持。
第三年：
1、总结分析研究成果，编写相关论文和报告。
2、参加相关学术会议和交流活动，与同行进行沟通和交流，进一步提高研究水平和质量。
参考文献：
Wang,Y.,Zhu,W.,Ma,L.,&Robin,V.(2019).StudyonsimulationofshipHydrodynamicmodelbasedonRANSmethod.TheJournalofEngineering,78(5),290-298.doi:10.1049/joe.2018.7157