断级与槽道耦合作用下高速滑行艇水气动力特性研究
发布时间：2021-07-19 10:04
作为一种轻便快捷的水上交通工具,具备高速高效的运载能力是当今滑行艇艇型发展中的一个重要方向,本文中基于三体滑行艇独特的水气动力构型,通过对其气动增升效应的研究解决了常规滑行艇冲击高航速时所面临的两个关键问题——高阻力和艇体纵向失稳。而本文也正是基于这两点在细长型单体断级滑行艇的基础上开展了三体滑行艇艇型设计工作,并借助基于FVM的船舶CFD技术在处理滑行艇绕流场解析问题中的先进性,研究了槽道与断级的耦合水气动力特性以及艇体构型特征对该特性的影响机理和规律,进而发展出了系列综合航行性能优良的艇型方案。而相应地,数值方法在模拟高速滑行艇水气绕流场时的可信度也成为论文所需首先解决的关键问题,本文结合滑行艇在高速航行过程中的动力行为、通过将流场求解与运动求解耦合起来实现了二自由度（纵倾和升沉）静水直航运动的模拟,并基于Taunton C系列模型试验资料开展了网格收敛性研究,提高了断级滑行艇数值模拟的可靠性和可信度。为了分析引入气动增升效应后艇体动力行为的变化,文中借鉴了Collu在进行气动增升船水动力计算时的策略,将片体和槽道当做设置于细长型单体断级艇上的附体来处理,以此为主要思路,先开展了细...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：235 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
升力三角与升力塔
（a）升力三角 （b）升力塔图 1.1 升力三角与升力塔Fig.1.1 Lift triangle and lift pyramid.2 常规滑行艇水动力研究进展.2.1 传统的滑行艇水动力研究手段常规滑行艇是最常见的滑行艇艇型，如图 1.2 所示，它具有较为光顺规整的滑行在纵向上保持连续。从剖面形式上看，由于滑行艇主要依靠航行过程中的水动力支撑艇重，为了提升艇底的水动压力并保持一定的抗风浪能力，其滑行面通常设带有一定斜升的深 V 型；而为了促使较低航速下流动在舭部分离，以减小艇体抬程中舷侧的浸湿并促进起滑，其舭部多采用尖舭形式；但也有过渡型滑行艇，其达不到流动分离的要求，亦会采用圆舭形式。
图 1.4 典型的断级滑行艇的艇型特征Fig.1.4 Typical hull form of stepped planing hull源于小型水上飞机浮筒（Seaplane floats）的设计[60]，其长宽比一般在 7 以上，断级深度则为浮筒宽的 7%左，而是直接将机腹设计成带有断级的深 V 型滑行面，深度则能达到机腹宽度的 16%左右[62]。断级滑行艇的滑要小，断级深度则一般不超过艇宽的 7%[63]。在上个过一种带反曲型断级（Cambered step）结构的 Dynapla级之后的滑行面几乎全部脱离水面，因而具有极佳的衡需要在艇尾增设水翼以提供额外的升力，由于结构中得到推广。在目前得到广泛应用的断级滑行艇多为个或多个断级，断级前后的滑行面基本上保持相同的 5 中给出了水上飞机以及 dynaplane 艇型特征的对比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]变角度尾压浪板对断级滑行艇阻力性能的影响[J]. 蒋一,孙寒冰,邹劲,杨东梅,胡安康. 上海交通大学学报. 2017(03)
[2]断级对三体滑行艇水动力性能影响的数值研究[J]. 蒋一,杨东梅,孙寒冰,邹劲. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]重心纵向位置及排水量对双断级深V型艇阻力性能的影响[J]. 李仁常,刘英和,柴家臣. 中国水运(下半月). 2016(10)
[4]新型高速艇的CFD模拟和对比分析[J]. 魏子凡,井升平,杨松林. 中国舰船研究. 2016(04)
[5]浅水中低速斜航船舶水动力预报及验证与确认分析[J]. 邹璐. 船舶力学. 2016(07)
[6]网格因素对三体滑行艇阻力计算影响探究[J]. 邹劲,姬朋辉,孙寒冰,任振. 船舶. 2016(03)
[7]引气槽减阻特性的数值研究[J]. 蒋一,孙寒冰,邹劲,胡安康. 哈尔滨工程大学学报. 2016(02)
[8]断级滑行艇水动力特性的初步计算研究[J]. 尹邦本,蒋一. 船舶. 2015(04)
[9]影响滑行艇阻力数值计算的网格因素研究[J]. 孙华伟,马伟佳,朱江波. 中国造船. 2015(02)
[10]双断级滑行艇水动力特性数值研究[J]. 蒋一,孙寒冰,邹劲,林壮. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(04)
博士论文
[1]滑行面形状对滑行艇阻力与航态影响数值分析[D]. 孙华伟.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]阻流板和导流板对滑行艇阻力性能的影响研究[D]. 赵超.哈尔滨工程大学 2013
[2]三体滑行艇阻力和稳定性研究[D]. 王庆旭.哈尔滨工程大学 2012
[3]三体滑行艇在规则波中的运动研究[D]. 史圣哲.哈尔滨工程大学 2012
[4]某型水上飞机水动力性能数值验证研究[D]. 上官纯飞.华中科技大学 2012
[5]基于FLUENT的滑行艇阻力计算研究[D]. 曹洪建.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3290502
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：235 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
升力三角与升力塔
（a）升力三角 （b）升力塔图 1.1 升力三角与升力塔Fig.1.1 Lift triangle and lift pyramid.2 常规滑行艇水动力研究进展.2.1 传统的滑行艇水动力研究手段常规滑行艇是最常见的滑行艇艇型，如图 1.2 所示，它具有较为光顺规整的滑行在纵向上保持连续。从剖面形式上看，由于滑行艇主要依靠航行过程中的水动力支撑艇重，为了提升艇底的水动压力并保持一定的抗风浪能力，其滑行面通常设带有一定斜升的深 V 型；而为了促使较低航速下流动在舭部分离，以减小艇体抬程中舷侧的浸湿并促进起滑，其舭部多采用尖舭形式；但也有过渡型滑行艇，其达不到流动分离的要求，亦会采用圆舭形式。
图 1.4 典型的断级滑行艇的艇型特征Fig.1.4 Typical hull form of stepped planing hull源于小型水上飞机浮筒（Seaplane floats）的设计[60]，其长宽比一般在 7 以上，断级深度则为浮筒宽的 7%左，而是直接将机腹设计成带有断级的深 V 型滑行面，深度则能达到机腹宽度的 16%左右[62]。断级滑行艇的滑要小，断级深度则一般不超过艇宽的 7%[63]。在上个过一种带反曲型断级（Cambered step）结构的 Dynapla级之后的滑行面几乎全部脱离水面，因而具有极佳的衡需要在艇尾增设水翼以提供额外的升力，由于结构中得到推广。在目前得到广泛应用的断级滑行艇多为个或多个断级，断级前后的滑行面基本上保持相同的 5 中给出了水上飞机以及 dynaplane 艇型特征的对比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]变角度尾压浪板对断级滑行艇阻力性能的影响[J]. 蒋一,孙寒冰,邹劲,杨东梅,胡安康. 上海交通大学学报. 2017(03)
[2]断级对三体滑行艇水动力性能影响的数值研究[J]. 蒋一,杨东梅,孙寒冰,邹劲. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]重心纵向位置及排水量对双断级深V型艇阻力性能的影响[J]. 李仁常,刘英和,柴家臣. 中国水运(下半月). 2016(10)
[4]新型高速艇的CFD模拟和对比分析[J]. 魏子凡,井升平,杨松林. 中国舰船研究. 2016(04)
[5]浅水中低速斜航船舶水动力预报及验证与确认分析[J]. 邹璐. 船舶力学. 2016(07)
[6]网格因素对三体滑行艇阻力计算影响探究[J]. 邹劲,姬朋辉,孙寒冰,任振. 船舶. 2016(03)
[7]引气槽减阻特性的数值研究[J]. 蒋一,孙寒冰,邹劲,胡安康. 哈尔滨工程大学学报. 2016(02)
[8]断级滑行艇水动力特性的初步计算研究[J]. 尹邦本,蒋一. 船舶. 2015(04)
[9]影响滑行艇阻力数值计算的网格因素研究[J]. 孙华伟,马伟佳,朱江波. 中国造船. 2015(02)
[10]双断级滑行艇水动力特性数值研究[J]. 蒋一,孙寒冰,邹劲,林壮. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(04)
博士论文
[1]滑行面形状对滑行艇阻力与航态影响数值分析[D]. 孙华伟.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]阻流板和导流板对滑行艇阻力性能的影响研究[D]. 赵超.哈尔滨工程大学 2013
[2]三体滑行艇阻力和稳定性研究[D]. 王庆旭.哈尔滨工程大学 2012
[3]三体滑行艇在规则波中的运动研究[D]. 史圣哲.哈尔滨工程大学 2012
[4]某型水上飞机水动力性能数值验证研究[D]. 上官纯飞.华中科技大学 2012
[5]基于FLUENT的滑行艇阻力计算研究[D]. 曹洪建.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3290502
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