Y590双体帆船的结构分析及其优化设计

发布时间：2017-09-19 02:22

  本文关键词：Y590双体帆船的结构分析及其优化设计

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【摘要】：随着科学技术和社会经济水平的不断提高，帆船的用途不仅仅局限于交通运输或渔业捕捞，体育运动、休闲娱乐也成为其主要应用。帆船以其不消耗资源、不污染环境的优点越来越受到重视，帆船产业作为蓝色经济、海洋文化的重要组成部分必将快速迅猛发展。随着中国沿海城市基础设施的不断完善，中国帆船的巨大市场给世界帆船产业带来了前所未有的机遇。 本课题以Y590双体帆船为例，从船型设计、模拟试验数据分析以及船型优化三个方面结合，将理论研究系统化，提高了研发效率。 本课题简单介绍了游艇帆船产业，明确了Y590双体帆船的定位，根据Y590双体帆船主要风格造型、设计特点以及基本尺寸，利用Rhino3D NURBS软件创建Y590双体帆船的三维模型。 利用MAXSURF软件对Y590双体帆船船体模型进行设计，分析了船体的主要性能，并绘制了Y590双体帆船的型线图、静水力曲线和稳性曲线等相关图谱，计算其相关数据，保证了Y590双体帆船在波浪中的航行安全和各项功能的正常使用。 利用自主设计研发的循环水池，对Y590双体帆船进行了船模阻力试验，根据试验测得的数据，绘制其船模阻力曲线，并依据二因次换算法，计算出Y590双体帆船的总阻力。利用CFD数值模拟软件FLUENT进行水气两相流模拟，得到了Y590双体帆船的基本航行性能；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。将循环水池试验数据与CFD模拟数据相比较，分析两者在获取阻力方面各自的特点。通过以上工作可以掌握Y590双体帆船的航行状态、船体性能及阻力情况，并为船型改进、优化提供有效依据。 介绍了帆船常用的帆装，并依据常用的风帆面积经验估算公式对Y590双体帆船的风帆面积进行了估算，确定了合适的帆装。简要分析了帆船帆翼的空气动力性能，在此基础上通过帆船性能分析模块求解帆船在不同风速下的航速极位图，对不同风速下帆船的航速进行了预报，并绘制了帆船在不同风速下的最大航速示意图。 分析了Y590双体帆船结构强度以及许用强度，选取两种典型工况，运用Ansys有限元分析软件对Y590双体帆船进行全船有限元结构的分析计算，并得出了最大应力小于许用应力的结论，为以后同类船型设计提供有益的参考。 通过结合前几章虚拟试验和模拟分析的数据、结论，从船体的材料、结构以及船体性能等方面，提出了改进的方案及建议，对Y590双体帆船进行了优化设计。 本课题通过充分发挥计算机辅助设计、计算软件的优势，对Y590双体帆船进行了一系列的试验、模拟分析，计算结果表明，理论计算数据与同一类型的实船数据吻合程度较高，，可以为以后的帆船游艇的设计与制造提供理论方法和依据。
【关键词】：双体帆船MAXSURF 循环水池 FLUENT 优化设计
【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】：U674.926
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 符号说明10-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 游艇帆船产业国内外发展概述12-16
• 1.2 帆船游艇建造工艺概述16-19
• 1.3 双体帆船简介19-21
• 1.4 课题背景、研究内容及目标21-23
• 1.5 课题研究方案23-24
• 1.6 课题创新点24-25
• 2 Y590双体帆船的造型设计25-35
• 2.1 游艇帆船的造型设计简介25-29
• 2.2 市场中帆船产品简介29-31
• 2.3 Y590 双体帆船的产品定位及设计特点31-32
• 2.4 Y590 双体帆船在 Rhino 软件中的造型设计32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 Y590双体帆船的总体性能计算35-44
• 3.1 MAXSURF 软件35-36
• 3.2 Y590 双体帆船模型36-39
• 3.3 Y590 双体帆船浮性、稳性计算39-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 Y590双体帆船船模在循环水池中的阻力分析44-57
• 4.1 循环水池试验44-49
• 4.2 循环水池试验的目的及原理49-52
• 4.3 Y590 双体帆船船模的阻力试验52-54
• 4.4 循环水池试验数据整理54-56
• 4.5 小结56-57
• 5 Y590双体帆船的CFD数值模拟57-69
• 5.1 模拟前模型的前处理57-59
• 5.2 船底流体分析59-68
• 5.3 本章小结68-69
• 6 风动力计算及风帆设计69-80
• 6.1 风帆简介及帆装的选取69-70
• 6.2 帆装参数的确定70-71
• 6.3 风帆空气动力特性简介71-74
• 6.4 航速预测74-79
• 6.5 本章小结79-80
• 7 Y590双体帆船结构的有限元分析80-90
• 7.1 概述80-81
• 7.2 Y590 双体帆船的船体载荷分析81-85
• 7.3 Y590 双体帆船的有限元分析85-89
• 7.4 结论89-90
• 8 Y590双体帆船的优化设计90-93
• 8.1 Y590 双体帆船优化设计90-92
• 8.2 小结92-93
• 9 总结与展望93-95
• 9.1 总结93-94
• 9.2 有待进一步研究的问题94-95
• 参考文献95-99
• 致谢99-100
• 攻读硕士研究生期间取得的科研成果100-101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭琼;杨帆;王荣国;赫晓东;;轻质碳纤维复合材料帆船桅杆的设计与制备[J];玻璃钢/复合材料;2010年03期

2 柏开祥;郑伟涛;王德恂;韩久瑞;;基于风洞试验的帆翼空气动力性能研究[J];首都体育学院学报;2007年04期

3 柏志辉;叶家玮;李跃先;;模块化技术在玻璃钢游艇设计建造中的应用[J];船舶工程;2010年01期

4 徐田甜;MAXSURF软件在计算机辅助船舶设计与建造领域的应用[J];船舶工业技术经济信息;2001年02期

5 陈庆强,朱胜昌,郭列,王福花;用整船有限元模型分析方法计算舰船的总纵强度[J];船舶力学;2004年01期

6 曹明法;世界各国及中国游艇工业概述[J];船舶;2002年01期

7 唐丰;;新型双体船和三体船阻力性能研究[J];船舶;2007年02期

8 陈超核,杨永谦;有限元分析双体船扭转强度[J];海南大学学报(自然科学版);2000年02期

9 郑杰;谢伟;骆伟;胡要武;杨龙;;穿浪双体船横向强度与扭转强度的有限元计算[J];中国舰船研究;2010年01期

10 刘雪松;周玉龙;;夹层结构玻璃钢游艇整船结构强度有限元分析[J];中国舰船研究;2010年02期

本文编号：878922