空气动力艇船型参数及阻力性能研究

发布时间：2020-08-19 08:33

【摘要】：空气动力艇是一种综合运用水动力学、空气动力学原理,利用空气螺旋桨推进,且不受吃水限制的两栖船艇。其具有尺寸小、航速高、操纵灵活、结构简单及建造成本低等显著的特点。湿地作为珍贵的自然资源,发挥着重要的作用,但是湿地流域情况较为复杂,如存在水流量小、航道狭窄等问题,从而导致其航运效率较低。空气动力艇可以较好的适应其复杂的航运环境,为湿地生态保护战略的实施提供有力支持。本文在参考国内外先进空气动力艇艇型的基础上自主建立了一款新型的空气动力艇模型,并采用以有限体积法(FVM)为基础的CFD软件STAR-CCM+,对空气动力艇的水、气阻力特性进行了初步的研究,为其艇型研发与优化提供参考。本文回顾了空气动力艇的国内外研究现状,梳理了CFD技术在空气动力艇及其同类型船舶的流体动力学中的研究进展。基于本文的研究手段,设计适合空气动力艇艇型特点的数值计算方案,并重点对其计算域的建立、近壁面的网格划分以及艇体表面的网格尺寸进行阐述。通过选用国外一款已经做过船模试验的空气动力艇来进行数值模拟精度验证,详细说明了本文设计的数值模拟方案具有较好的计算精度及可行性。重点介绍空气动力艇的艇型基本结构及工作原理,选取数值计算模型,并应用CFD技术对其阻力性能进行了分析。通过与浅V型空气动力艇在阻力、艇体姿态、艇体自由液面兴波及艇底压力分布情况等方面的对比,研究分析平底型和浅V型空气动力艇在阻力性能方面的异同,说明平底型空气动力艇在阻力性能上的优势。运用增量研究方法分别探讨在一定范围内艇体长宽比、艇体重心纵向位置、艇体中纵剖面形状及艇体艉部斜升角的变化对空气动力艇阻力性能的影响,同时对其影响机理进行解析。基于粘性流体力学理论,建立了适合空气动力艇空气阻力预报的数值模拟方法。对前文中空气动力艇模型的空气阻力进行数值计算,并讨论其占总阻力的比例随航速增加的变化趋势。对带有上层建筑的空气动力艇进行气动阻力特性研究,同时基于数值仿真结果对其流场细节进行详细阐述。基于空气动力学方法对带有上层建筑的空气动力艇在不同漂角和攻角下相应的空气动力系数进行求解,并深入探讨两者的变化对其空气动力系数的影响。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U661.311
【图文】：

工作艇,澳大利亚,空气动力

图 1.1 澳大利亚海岸警卫队工作艇图 1.2 宁波市新进空气动力艇在民用领域，从国外来看，空气动力艇在阿拉斯加主要应用于穿越敏感植被和土壤湿地；空气动力艇在结冰的密西西比河中的破冰地带上航行，进行水质测量[5]。2005 年在美国新奥尔良市的水灾中，30 多艘空气动力艇用不到 36 小时的时间成功将四个医院的 3000 多名人员成功撤离。2010 年美国原油泄漏到佛罗里达周围海域中，面对许多船只无法到达的浅滩等区域，空气动力艇的优势更加显著[6]。此外，空气动力艇也广泛应用于内河旅游，美国、加拿大、澳大利亚等国家相继生产出了适用于当地内河生态环境的观光旅游空气动力艇艇型，如图 1.3 为常见的观光型空气动力艇。从国内来看，2010年左右公安部消防培训基地联同辽宁抚运安仪救生装备有限公司共同研制出新型国产空气动力艇，填补了我国内河应急救援运载装备的空白。此空气动力艇在洪涝灾区广泛应用于实况勘察、灾民搜救及转移。其在由于干旱导致的河道变窄、浅水流域也被广泛的应用于运输等工作，同时也适用于冰雪路面上的抢险救灾工作。除此之外，该艇还可在富含水生植物的水中进行相关微生物、植被的科学调查，以及在艇上安装远距离喷射

空气动力,宁波市

观光型,空气动力

从国外来看，空气动力艇在阿拉斯加主要应用于穿越艇在结冰的密西西比河中的破冰地带上航行，进行水质市的水灾中，30 多艘空气动力艇用不到 36 小时的时间员成功撤离。2010 年美国原油泄漏到佛罗里达周围海域滩等区域，空气动力艇的优势更加显著[6]。此外，空气美国、加拿大、澳大利亚等国家相继生产出了适用于当动力艇艇型，如图 1.3 为常见的观光型空气动力艇。从防培训基地联同辽宁抚运安仪救生装备有限公司共同研补了我国内河应急救援运载装备的空白。此空气动力艇、灾民搜救及转移。其在由于干旱导致的河道变窄、浅工作，同时也适用于冰雪路面上的抢险救灾工作。除此的水中进行相关微生物、植被的科学调查，以及在艇上工作。图 1.4 为辽宁抚运安仪救生装备有限公司研制的。

【参考文献】