470级帆船稳向板的水动力性能研究

发布时间：2017-09-23 19:23

  本文关键词：470级帆船稳向板的水动力性能研究

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【摘要】：470级帆船是一项操控性能较好的奥运会比赛项目,其操纵性能对于运动成绩具有较大影响,这就需要运动员对船体的操纵性能具有充分的了解。目前而言,国际上对470级帆船水动力性能研究并不多,专门针对其附体的研究更少。为增加运动员对帆船操纵性能更科学的认识,本文采用数值仿真技术,研究了单独稳向板在不同攻角条件下的水动力性能、单独船体(裸船体)在不考虑兴波的条件下水动力性能、稳向板与船体组合装配时稳向板和船体的水动力性能,并结合帆船比赛的航线图和帆船航行实际路线图,分析了帆船运动员在比赛过程中科学调节稳向板的策略,为运动员在比赛中科学调节稳向板提供参考依据。研究发现,在不同攻角时,随着航速的增加,稳向板、裸船体的阻力增大幅度变大,稳向板和船体阻力随航速变化的规律可以用多项式表达,根据公式可以预测稳向板和裸船体在任意比赛航速条件下的阻力。单独稳向板在攻角为30°时阻力达到最大值,升力系数变化规律可以用多项式表达;不同攻角条件下的稳向板会对船体造成不同程度的横倾力;由于船体与稳向板的相互影响,单独稳向板的水动力性能与稳向板与船体配合时稳向板的水动力性能存在一定差异,裸船体的水动力性能与稳向板与船体配合时船体的水动力性能存在一定差异。稳向板和船体组合会使稳向板和船体的阻力均增大,在船体平浮直航阶段,运动员可以在保证安全的前提下适当收起稳向板减小帆船总阻力,使得帆船以较快的速度完成比赛。对比赛航线和帆船实际航行路线分析可知,帆船在比赛过程中会有多次船体转向、绕标换弦等影响航行速度的操作,运动员可根据实际航线特点,结合稳向板在不同攻角条件下的水动力性能进行调节稳向板,实现快速完成船体转向、绕标等操作,对提高成绩有一定的帮助。本文研究得到的470级帆船稳向板的水动力性能规律,为运动员在训练和比赛过程中科学调节稳向板提供了参考依据和技术指导。
【关键词】：470级帆船 稳向板 阻力系数 升力系数 数值模拟
【学位授予单位】：武汉体育学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G861.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1. 绪论11-21
• 1.1 选题背景与目的意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 船体水动力性能国内外研究现状12-16
• 1.2.2 帆船船体水动力性能国内外研究现状16-18
• 1.2.3 帆船附体国内外研究现状18-19
• 1.3 本研究的主要内容19-21
• 2. 数值计算方法21-33
• 2.1 数学物理模型21-27
• 2.1.1 470级帆船裸船体模型与几何建模22-24
• 2.1.2 470级帆船稳向板模型与几何建模24-25
• 2.1.3 470级帆船船体与稳向板组合模型与几何建模25-27
• 2.2 基本设置27
• 2.3 基本方程27-28
• 2.4 湍流模式选择28-31
• 2.5 数值离散31
• 2.6 求解算法31-32
• 2.7 边界条件32
• 2.8 小结32-33
• 3. 470级帆船稳向板的水动力性能33-41
• 3.1 稳向板的网格划分33
• 3.2 计算工况33-34
• 3.3 计算结果与分析34-40
• 3.3.1 不同航速条件下的阻力34-35
• 3.3.2 不同航速条件下的压力分析35
• 3.3.3 不同攻角条件下稳向板x方向受力系数35-36
• 3.3.4 不同攻角条件下稳向板y方向受力系数36-37
• 3.3.5 不同攻角条件下的流场分布37-38
• 3.3.6 不同攻角条件下的压力分布38-40
• 3.4 小结40-41
• 4. 470级帆船裸船体的水动力性能41-47
• 4.1 裸船体的网格划分41-42
• 4.2 计算工况42
• 4.3 计算结果与分析42-45
• 4.3.1 阻力随航速变化规律42-43
• 4.3.2 压力分布43-45
• 4.4 小结45-47
• 5. 470级帆船船体与稳向板组合的水动力性能47-55
• 5.1 船体与稳向板组合的网格划分47-48
• 5.2 计算工况48
• 5.3 计算结果与分析48-53
• 5.3.1 稳向板对船体阻力影响规律49-50
• 5.3.2 稳向板对船体压力分布影响规律50-51
• 5.3.3 船体对稳向板阻力影响规律51-52
• 5.3.4 船体对稳向板压力分布影响规律52
• 5.3.5 船体与稳向板组合总阻力变化规律52-53
• 5.4 小结53-55
• 6. 470级帆船调节稳向板策略分析55-61
• 6.1 470级帆船比赛航线、航行路线分析55-58
• 6.1.1 470级帆船比赛航线分析55-57
• 6.1.2 470级帆船比赛航行线路分析57-58
• 6.2 稳向板水动力性能在航行中的应用58-59
• 6.3 稳向板与船体的影响规律及在航行过程中的应用59
• 6.4 小结59-61
• 7. 结论与展望61-63
• 7.1 结论61-62
• 7.2 展望62-63
• 参考文献63-69
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文69-70
• 附录2 攻读硕士学位期间参与课题情况70-71
• 致谢71-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蔺世杰;马勇;张志勇;郑勤振;唐吉涛;;不同纵倾角度下激光雷迪尔级帆船船体水动力性能研究[J];武汉体育学院学报;2016年01期

2 郑勤振;马勇;张志勇;蔺世杰;唐吉涛;刘林;;奥运会运动帆船船体外形测量的实验性研究[J];体育成人教育学刊;2015年06期

3 马勇;郑伟涛;韩久瑞;;基于试验方法的运动帆船帆翼空气动力性能研究[J];西安体育学院学报;2016年01期

4 张志勇;马勇;蔺世杰;郑勤振;唐吉涛;余功运;;基于数值模拟的激光级帆船船体水动力性能研究[J];南京体育学院学报(自然科学版);2015年05期

5 邓贤辉;方昭昭;赵丙乾;;基于计算流体动力学的最小阻力船型自动优化[J];中国舰船研究;2015年03期

6 王展智;熊鹰;黄政;王睿;;双桨船轴向伴流场尺度效应的数值研究[J];上海交通大学学报;2015年04期

7 冯乾栋;胡嘉骏;张凡;;横倾船舶三维非定常扰动势流特性[J];舰船科学技术;2015年04期

8 张恒;詹成胜;;基于CFD的船舶阻力尺度效应研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2015年02期

9 周广礼;董文才;肖汶斌;;静水中并行两船水动力干扰数值研究（英文）[J];船舶力学;2015年03期

10 王展智;熊鹰;孙海涛;黄政;王睿;;双桨船附体阻力尺度效应[J];上海交通大学学报;2015年02期

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本文编号：907071