H型船的船底设计及减阻性能研究

发布时间：2017-08-21 18:04

  本文关键词：H型船的船底设计及减阻性能研究

  更多相关文章： 游艇 数值模拟 减阻 两相流 微循环水池

【摘要】：高速艇又称高性能船，是当今世界各国游艇行业开发与研制的热门点。高性能船具有高航速、浅吃水、耐波性、两栖性的特点，因此设计研发新型高速艇将是未来一个长期的研究方向。 H型减阻船属于高速游艇，它主要采用空气润滑作用减小阻力。H型船包括主船体、两个宽片体、甲板和折角线等，中间有窄槽道，船体两侧各有一个浅槽道。游艇在高速行驶的时候，雪橇式的船艏使大量的空气进入船底，随着速度的不断提升，空气压力不断加大，，在船体槽道中形成高压气垫，利用空气动升力将船体托起。达到减小船体湿表面积，减小水对船体的摩擦阻力，提高船的航行速度。 通过MAXSURF软件分析船体的阻力、有效马力、水动力性能和耐波性，得到船体的基本航行性能。 利用数值模拟软件FLUENT进行水气两相流模拟，得到了H型船的基本航行性能。通过分析船体在不同速度时的动压、静压、水气分布情况和波形图来观察阻力大小。将模拟数值和经验公式得到的摩擦阻力系数值进行比较，分析两者在阻力预报方面的特点。通过数值模拟可以初步了解船的航行状态，阻力情况，为船型改进、优化提供有效依据。 通过船模微循环水池实验，得到不同速度下的船模阻力值，将数值模拟值与水池实验值相比较，分析两者在获取阻力方面各自的特点。 通过对船体的各种分析可以总结出以下结论： 1、数值模拟在预报船体阻力方面具有一定的准确性； 2、船体的结构设计满足船体在高速时的低阻力性能； 3、通过船底水气分布情况、动压静压图和波形图和阻力值可以分析出容积傅氏数1Fr 3时，船体处于过度型，存在喷溅现象；速度为14.3m以上时，船体容积傅氏数Fr3，处于滑翔状态，船体大部分脱离水面，此时阻力开始下降；同时由于船体处于滑行状态，兴波阻力大大减小； 4、微循环水池的船模实验改变了传统水池占地面积大的缺点，为实船阻力预报提供有效数据。
【关键词】：游艇 数值模拟 减阻 两相流 微循环水池
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.311;U662
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 课题研究的背景12-16
• 1.1.1 高速艇简介12-16
• 1.1.2 国际形势和环保低耗要求16
• 1.2 国内外研究的现状16-20
• 1.3 课题研究的技术方案20-22
• 2 H 型船的船底结构设计及水动力分析22-39
• 2.1 MAXSURF 软件的基本介绍22-24
• 2.2 H 型船的船底结构设计24-27
• 2.2.1 游艇的基本设计参数24-26
• 2.2.2 H 型船的基本参数及工作原理26-27
• 2.3 H 型船的水动力性能分析27-33
• 2.3.1 H 型船的静水力计算27-31
• 2.3.2 H 型船的大倾角稳性计算31-32
• 2.3.3 H 型船的 KN 值及稳性交叉曲线计算32-33
• 2.4 H 型船的阻力及有效马力分析33-37
• 2.5 船体耐波性分析37-38
• 2.6 本章小结38-39
• 3 H 型船气层减阻的理论及数值分析39-53
• 3.1 船舶阻力介绍39-40
• 3.2 高速艇的性能参数40-43
• 3.3 计算流体力学43-51
• 3.3.1 CFD 基础43-44
• 3.3.2 FLUENT 软件的基本介绍44-47
• 3.3.3 两相流概念和分类47-48
• 3.3.4 两相流基本控制方程48-49
• 3.3.5 湍流模型及其应用49-50
• 3.3.6 边界条件50-51
• 3.4 本章小结51-53
• 4 H 型船的 CFD 数值模拟53-72
• 4.1 模型前处理53-55
• 4.1.1 计算域及模型的处理53
• 4.1.2 网格的划分53-54
• 4.1.3 边界层网格划分54-55
• 4.1.4 边界条件的确定55
• 4.2 船底流体分析55-69
• 4.2.1 流体分析的数值设置55-57
• 4.2.2 模拟结果分析57-69
• 4.3 同 46ft 深 V 型游艇阻力比较69-70
• 4.4 本章小结70-72
• 5 H 型游艇船模阻力试验72-86
• 5.1 试验目的72
• 5.2 试验原理72-76
• 5.2.1 相似条件72-74
• 5.2.2 阻力换算74-76
• 5.3 实验76-85
• 5.3.1 实验准备76
• 5.3.2 试验设备76-80
• 5.3.3 试验结果测量记录80-82
• 5.3.4 试验数据整理和分析82-85
• 5.4 本章小结85-86
• 总结与展望86-88
• 结论86
• 展望86-88
• 参考文献88-91
• 致谢91-92
• 攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录92-93

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