双折角滑行艇阻力及运动性能研究

发布时间：2020-09-16 15:16

　　 滑行艇的发展由来已久,特别是常规单体艇,该种艇型在风浪中易遭受较大的失速和较为严重的航行拍击,从而航行区域受到限制,而滑行艇在军用领域应用较为广泛,因而对军用领域的发展也受到很大的限制。同时高速时阻力值增加迅速,耐波性较差。解决该类问题,可以通过改变艇型的方式。本文采用Taunton的模型试验中所测试的C系列单体滑行艇模型作为母型艇型,该系列艇型建立在对世界主流高速艇艇型参数的统计之上。参考母型船艇型,在系列单体滑行艇模型基础上,在舭部形成两对折角线,建立起新的艇型,即双折角滑行艇。在原母型船模型基础上形成的第二对折角线与第一折角线间在宽度方向的匹配,两折角线间滑行面斜升角、以及在舭部折角线间压浪条高度三个参数是本文讨论的重点,它们对这种新艇型在不同滑行阶段阻力以及耐波性都有一定的影响。因此如何取得最优的流体动力性能,有必要对该种新艇型进行初步研究。论文中采用基于有限体积法(FVM)的商业CFD软件STAR-CCM+对其水动力特性开展研究和分析。首先,在所建立的数值船池中,采用动网格技术,找到适宜于中高速单体滑行艇的数值模拟方案。根据已经得到的船模在静水中航行的试验数据与数值模拟的计算值的比较,验证了本文采用的CFD计算方案的有效性和可靠性。其次,对双折角滑行艇艇型进行介绍,利用CFD技术分析其在静水中的水动力特性。通过与普通系列折角线宽度不同的单体滑行艇在阻力、艇体航行姿态、艇体自由液面兴波、艇底压力分布等方面的比较,分析在静水航行时水动力异同,说明双折角滑行艇在阻力方面的优势。之后,通过对舭部水气两相分布和压力情况分析,阐明了舭部的水动力作用机理。通过对双折角滑行艇折角线宽、两折角线间过渡滑行面的斜升角和舭部压浪条高的增量研究对阻力性能的影响,探究出合适的舭部艇型参数。最后根据造波技术与消波技术在STAR-CCM+中完成三维波浪水池的建立,在三维波浪水池对双折角滑行艇规则波中迎浪状态下运动特性进行研究。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U661.3
【部分图文】：

哈尔滨工程大学硕士学位论文滑行艇可以根据艇体形状特点划分船型，如高速船依据船体舭部横剖面的形状，可分成圆舭型和折角型。具体剖面形状可以从图 1.1 中看出，A、B 都属于圆舭型船，不同的是舭部圆弧弧度不同，一般适用于排水型船，C、D 属于尖舭型船，其两者不同的是舭部折角边个数不同，滑行艇一般会设计成尖舭型，D 为常规的单折角滑行艇舭部剖面，C 是带有两个折角边的滑行艇即为双折角滑行艇舭部剖面形状。所谓双折角滑行艇是指拥有 2 对折角线的艇体。航行于高速或汹涌波浪的现代舰船的船体也许有类似的双折角船体。这种新艇型在国外应用较为广泛。从图 1.2 捕鲸船中就可以看出在舭部形成多个折角线，这种艇型在高速滑行时阻力相对较小，所需要的推力也相应减小，能够节省一定资源。

哈尔滨工程大学硕士学位论文滑行艇可以根据艇体形状特点划分船型，如高速船依据船体舭部横剖面的形状，可分成圆舭型和折角型。具体剖面形状可以从图 1.1 中看出，A、B 都属于圆舭型船，不同的是舭部圆弧弧度不同，一般适用于排水型船，C、D 属于尖舭型船，其两者不同的是舭部折角边个数不同，滑行艇一般会设计成尖舭型，D 为常规的单折角滑行艇舭部剖面，C 是带有两个折角边的滑行艇即为双折角滑行艇舭部剖面形状。所谓双折角滑行艇是指拥有 2 对折角线的艇体。航行于高速或汹涌波浪的现代舰船的船体也许有类似的双折角船体。这种新艇型在国外应用较为广泛。从图 1.2 捕鲸船中就可以看出在舭部形成多个折角线，这种艇型在高速滑行时阻力相对较小，所需要的推力也相应减小，能够节省一定资源。

这种新艇型在国外应用较为广泛。从图 1.2 捕鲸船中就可以看出在舭部形成多个折角线，这种艇型在高速滑行时阻力相对较小，所需要的推力也相应减小，能够节省一定资源。图 1.1 舭部横剖线图 图 1.2 捕鲸船图 1.3 是 Progression Offshore Performance Boats 企业所设计的 F1-54 摩托艇，该艇型在舭部拥有两对折角边，且两滑行面斜升角也有所不同，折角线横向有一定宽度以保证转弯时迅速且安全，在很大程度上减少水流的喷溅，从而减少飞溅阻力。

【参考文献】

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本文编号：2820015