运用动网格与滑移网格混合技术研究运动水下潜器系统的水动力性能

发布时间：2017-08-16 09:31

  本文关键词：运用动网格与滑移网格混合技术研究运动水下潜器系统的水动力性能

  更多相关文章： 动网格 滑移网格 水下潜器 导管螺旋桨 数值模拟 水动力性能

【摘要】：运用动网格与滑移网格混合技术,以计算流体力学方法对侧向海流作用下水下潜器系统进行直线运动时,水下潜器主体在前进方向上的阻力以及作为水下潜器的主要控制机构的导管螺旋桨所发出的推进特性进行数值模拟,观察了由于侧向海流的作用所引起的水下潜器主体尾涡对导管螺旋桨推力特性的影响,对水下潜器主体所受到的阻力、导管螺旋桨所发出的推力与侧向海流水动力因素的相互影响关系进行了分析。本文所采用的动网格与滑移网格混合技术可以有效地模拟运动中的水下潜器系统中水下潜器主体阻力与导管螺旋桨的推力以及它们之间相互耦合的水动力关系,这钟模拟方法具有网格更新简单、不会出现负体积网格、流体变化剧烈区域计算误差较小等优势。计算结果表明:侧向海流对水下潜器系统各组合体流场特性的扰动十分显著;侧向海流所引起的水下潜器主体尾涡对潜器主体阻力以及导管螺旋桨推力特性都有不可忽略的影响,其中尾涡所造成在潜器主体尾部与导管螺旋桨连接处的交变力是影响阻力与推力特性的主要因素;这种交变力及其所造成的影响为操作过程中保持水下潜器良好的航向稳定性和操纵性带来了不少的挑战;只有将水下潜器主体与相应的导管螺旋桨组合成为一个整体、同时将这样一个组合整体结合到水下潜器系统具体的运转环境来进行数值模拟计算才能对水下潜器系统的水动力性能有一个客观的预报。
【关键词】：动网格 滑移网格 水下潜器 导管螺旋桨 数值模拟 水动力性能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.941
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 课题研究现状10-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 1.4 本文的主要创新13-15
• 第二章 计算流体力学基本原理15-19
• 2.1 概述15
• 2.2 基本控制方程15-16
• 2.2.1 质量守恒方程（连续性方程）15-16
• 2.2.2 动量守恒方程16
• 2.3 湍流模型16-18
• 2.3.1 湍流求解方法16-17
• 2.3.2 RANS中的两种湍流模型17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 动区域计算模型和动网格模型19-27
• 3.1 动区域计算概述19
• 3.2 动网格概述19-20
• 3.3 动态网格模型算法概要20-24
• 3.3.1 动态层（Layering）20-21
• 3.3.2 弹性光顺（Spring Smoothing）21-22
• 3.3.3 局部重构（Local Remeshing）22-23
• 3.3.4 体网格再生方法的混合使用23
• 3.3.5 边界运动或变形的指定23-24
• 3.4 具体运动方式指定24-25
• 3.4.1 瞬态Profile文件24
• 3.4.2 UDF24-25
• 3.5 时间步的选取25-26
• 3.6 本章小结26-27
• 第四章 动网格与滑移网格方法结合实现导管螺旋桨的旋转前进27-40
• 4.1 二维子弹前进算例27-36
• 4.2 实现螺旋桨旋转前进的方法、计算域分区和网格划分36-38
• 4.3 UDF的编写、初始化设置38-39
• 4.3.1 UDF的编写38-39
• 4.3.2 初始化39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 单独导管螺旋桨敞水性能模拟40-55
• 5.1 建立几何模型和计算域40-43
• 5.2 边界条件设置43
• 5.3 网格独立性问题43
• 5.4 通过调整时间步加快计算收敛与稳定43-44
• 5.5 不同进速不同转速的推力和试验的比较44-46
• 5.6 螺旋桨桨叶表面压力分布46-51
• 5.7 螺旋桨尾流分布与对比51-54
• 5.8 计算误差分析54
• 5.9 本章小结54-55
• 第六章 在侧向来流影响下水下潜器的模拟55-62
• 6.1 模拟的背景55
• 6.2 水下潜器模型、网格模型、计算域和边界条件55-57
• 6.3 不同条件下的推力等对比和分析57-59
• 6.4 尾流变化情况59-61
• 6.5 本章小结61-62
• 第七章 结论、展望和不足62-64
• 7.1 结论62
• 7.2 展望62-63
• 7.3 不足63-64
• 参考文献64-66
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果66-67
• 致谢67-68
• 附件68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李俊,徐德民,宋保维,严卫生;自主式水下潜器导航技术发展现状与展望[J];中国造船;2004年03期

2 汤丽平,孙尧,刘成香;水下潜器垂直运动的突变特性及稳定性分析[J];哈尔滨工程大学学报;2005年02期

3 余成伟;郭莹;;水下潜器运动控制与仿真研究[J];舰船科学技术;2009年01期

4 张涛;齐永奇;郭晓波;;水下潜器多传感器信息融合的不确定性分析[J];中国惯性技术学报;2013年06期

5 丁福光,付明玉,夏国清,施小成;自主式水下潜器分层递阶控制系统[J];船舶工程;1996年02期

6 邓新文;孙大军;汤继伟;;基于多处理器的水下潜器定位系统设计[J];传感器与微系统;2010年05期

7 邓春楠;葛彤;吴超;;基于高阶滑模控制器的水下潜器运动控制[J];海洋工程;2013年06期

8 喻剑;;自治式水下潜器SNUUV Ⅰ流体动力参数辨识[J];水雷战与舰船防护;2008年04期

9 吕，

本文编号：682546