滑行艇艇型优化研究

发布时间：2017-08-02 22:22

  本文关键词：滑行艇艇型优化研究

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【摘要】：在游艇的设计过程中,对艇型的综合性能指标要求比较严格,一方面要有较好的的舒适性,另一方面,优异的水动力性能也是必须考虑的因素。因此,游艇快速性能的好坏直接决定其设计质量的优劣。作为游艇中速度较快的滑行艇,其快速性能显得更为重要。因此,对滑行艇快速性能的优化也极其重要。因此,开展游艇水动力性能的研究与阻力优化,掌握游艇设计的关键技术,对我国游艇发展具有重要意义。本文以某滑行艇为例,基于CFD理论,对其在不同航速下的阻力进行了数值模拟,并对其艇型进行了优化。首先,利用AutoCAD、Maxsurf建立实艇三维模型,并用Gambit对其计算域划分网格,然后应用Fluent,选取湍流模型RNG七-模型,结合VOF模型求解RANS方程,对不同航速下游艇在静水中的直航运动进行了阻力数值模拟计算。同时,还对滑行艇航行时的周围流场、艇底压力以及尾流情况进行了探讨和分析。其次,对影响滑行状态游艇阻力性能的主要因素进行了探讨和分析,即横向斜升角、重心纵向位置。通过罚函数,求解出最优的平均斜升角和重心纵向位置。然后,为了进一步寻优和分析,改变平均斜升角和重心纵向位置,形成多个艇型方案,利用Fluent对滑行艇总阻力进行计算。最后,对各个船型方案的阻力变化和艇底压力情况进行了比较和分析,得出了阻力性能优良的艇型,选择阻力性能最优的艇型方案。
【关键词】：滑行艇 CFD 数值模拟 优化
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.942
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 前述9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 滑行艇水动力性能研究现状9-10
• 1.2.2 滑行艇艇型优化研究现状10-12
• 1.3 本文研究的主要内容12-13
• 第2章 滑行艇阻力计算基本理论13-28
• 2.1 概述13
• 2.2 滑行平板的流体动力分析13-17
• 2.3 滑行艇阻力计算半经验半理论方法17-21
• 2.3.1 姆雷法17-20
• 2.3.2 查结法20-21
• 2.4 数值模拟方法21-27
• 2.4.1 控制方程22-23
• 2.4.2 湍流模型23-25
• 2.4.3 离散方法及离散格式25-27
• 2.4.4 SIMPLE算法27
• 2.4.5 自由液面处理方法27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 滑行艇阻力数值模拟计算28-45
• 3.1 计算模型28-29
• 3.2 航行姿态的确定29-31
• 3.3 数值计算31-35
• 3.3.1 计算域的选取31-32
• 3.3.2 网格划分32-33
• 3.3.3 边界条件的设置33-35
• 3.3.4 数值计算结果35
• 3.4 数值模拟可靠性验证与分析35-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 滑行艇艇型优化45-52
• 4.1 滑行艇阻力的影响因素及分析45-47
• 4.1.1 横向斜升角变化对阻力性能的影响45-46
• 4.1.2 重心纵向位置对阻力的影响46-47
• 4.2 艇型优化方法47-48
• 4.2.1 罚函数算法简介47-48
• 4.2.2 罚函数基本分类48
• 4.3 艇型优化48-51
• 4.3.1 优化目标48-49
• 4.3.2 设计变量49
• 4.3.3 目标函数49
• 4.3.4 约束条件49-50
• 4.3.5 优化结果50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 优化艇型的阻力计算52-69
• 5.1 优化模型52-54
• 5.2 优化模型的数值模拟54-55
• 5.3 计算结果对比与分析55-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论与展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73

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