基于CFD的高速滑行艇水动力性能研究

发布时间：2017-10-09 16:09

  本文关键词：基于CFD的高速滑行艇水动力性能研究

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【摘要】：随着海洋权益的争夺和滨海资源的开发日益被关注,滑行艇因其良好的机动性能和高速性能得到广泛的应用。滑行艇的水动力性能与安全性紧密相关,但由于滑行艇的特殊性,其水动力性能的研究较常规排水船困难。近年来,随着计算机技术的进步、求解器精度的提高以及网格技术的完善,利用基于CFD理论的数值模拟方法来研究滑行艇的运动已得到越来越广泛的应用。数值模拟技术在研究滑行艇水动力性能方面,已成为具有重要工程意义的解决方案。本论文主要基于CFD理论,对粘性流场中滑行艇的水动力性能进行了初步计算研究。旨在通过对Fluent软件的学习和应用,分析该方法的可行性和精确性。首先,对滑行艇在静水中不同航行姿态的运动进行了数值模拟,计算得到了不同航行姿态下的阻力值,并且与经验公式估算值进行了比较。同时,还给出了阻力值随航速变化的曲线,并对滑行艇艇底的动压力及总压力情况进行了考察,结果基本符合实际情况,验证了该方法的可行性。其次,利用Fluent中的动网格技术,对滑行艇的水动力导数进行了数值计算。计算得到了滑行艇不同漂角斜航、纯横荡和纯艏摇运动时所受到的侧向力及艏摇力矩,并根据理论公式,计算出了相关的水动力导数。最后,根据流体力学中的波浪理论,采用速度边界造波法模拟得到了数值波浪,为数值水池的研究提供了参考。并采用动网格技术,对滑行艇在波浪中的运动作了初步的研究,对结果进行了定性分析。从结果来看,滑行艇在波浪中运动所受到的阻力及升力满足周期性变化,且变化周期与波浪周期基本一致,符合理论分析的结论。
【关键词】：滑行艇 CFD Fluent 数值模拟
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.942
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-14
• 第2章 CFD基本思想及方法14-24
• 2.1 CFD简介14
• 2.2 CFD数值计算理论及方法14-21
• 2.2.1 控制方程14-16
• 2.2.2 湍流模型16-18
• 2.2.3 离散方法及离散格式18-20
• 2.2.4 SIMPLE算法20-21
• 2.2.5 自由液面处理方法21
• 2.3 CFD软件介绍21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 滑行艇在静水中运动的数值模拟24-39
• 3.1 滑行艇滑行基本原理24-26
• 3.2 计算模型26
• 3.3 航行姿态的确定26-30
• 3.4 数值计算30-38
• 3.4.1 计算域的选取30
• 3.4.2 网格划分及边界条件的设置30-32
• 3.4.3 数值计算及结果分析32-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 滑行艇水动力导数的数值计算39-65
• 4.1 计算方法39-44
• 4.2 动网格技术44-46
• 4.3 UDF方法46-47
• 4.4 数值计算47-64
• 4.4.1 斜航运动47-50
• 4.4.2 纯横荡运动50-57
• 4.4.3 纯艏摇运动57-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 滑行艇在规则波浪中运动的数值模拟65-76
• 5.1 数值造波方法65
• 5.2 波浪理论65-66
• 5.3 Fluent数值波浪模拟66-70
• 5.3.1 数值水池模型及网格划分66-67
• 5.3.2 计算参数及边界条件设置67-69
• 5.3.3 数值模拟结果69-70
• 5.4 滑行艇在波浪中运动的数值模拟70-74
• 5.4.1 计算模型与网格划分71-72
• 5.4.2 计算参数及边界条件设置72-73
• 5.4.3 数值模拟结果73-74
• 5.5 本章小结74-76
• 结论76-78
• 参考文献78-81
• 致谢81

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马洁;李国斌;;船舶横摇运动的时间序列预报[J];北京机械工业学院学报;2006年01期

2 迟云鹏,孟宪钦;高速槽道艇阻力及耐波性能试验研究[J];船舶工程;1995年03期

3 朱世强,武星军,林建亚;海浪模拟的三维仿真研究[J];船舶工程;1999年06期

4 彭侠夫,梁利华,李福义,李国斌;一种新型减摇装置的试验与分析[J];船舶工程;2000年06期

5 赖志昌 ,王丽慧 ,金鸿章 ,李国斌;U型减摇水舱的阻尼研究[J];船舶工程;2001年05期

6 王丽慧,刘维亭,赖志昌;海浪扰动信号的仿真方法[J];船舶工程;2002年04期

7 童进军,何黎明,田作华;船舶动力定位系统的数学模型[J];船舶工程;2002年05期

8 刘维亭,赖志昌,金鸿章,李国斌;可控被动式减摇水舱控制策略研究[J];船舶工程;2002年06期

9 童进军,何黎明,田作华;船舶动力定位系统控制器的设计[J];船舶工程;2002年06期

10 曲家文,张志虎,郑勇斌,郭大勇,李国斌;船舶减摇水舱试验台架横摇运动模拟[J];船舶工程;2003年01期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 王显峰;船舶运动鲁棒H_∞估计与预报研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

4 胡琼;深海采矿扬矿管道系统力学行为模拟试验系统研究[D];中南大学;2011年

5 王帆;零航速减摇鳍仿生机理及控制关键技术[D];哈尔滨工程大学;2010年

6 李春花;海冰在潮汐和波浪作用下的断裂机理研究[D];大连理工大学;2000年

7 尹勇;分布式航海仿真系统中视景实时生成算法的研究[D];大连海事大学;2001年

8 张志民;船首底部砰击强度的可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2001年

9 郭大勇;减摇水舱台架试验及仿真方法研究[D];哈尔滨工程大学;2001年

10 赖志昌;U型减摇水舱及试验摇摆台实验研究[D];哈尔滨工程大学;2001年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵淑香;零航速下减摇鳍的运动规律与能量优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 王允峰;船舶纵横摇和升沉运动预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 王丹丹;救助船相对受援船动力定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

4 章鑫;基于液压缸压力及鳍角反馈的减摇鳍升力控制[D];哈尔滨工程大学;2010年

5 冯观;船舶疲劳强度虚拟测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

6 赵学谦;船舶结构强度虚拟测试技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 马伟佳;滑行艇在波浪中的纵向运动性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

8 钱建魁;基于水动力性能的船型多学科优化设计[D];武汉理工大学;2011年

9 战贵欣;航海模拟器中浮标及其周围浪花的实时模拟[D];大连海事大学;2011年

10 江同洋;船舶横摇运动及减摇鳍控制系统的仿真研究[D];大连海事大学;2011年

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本文编号：1001133