不同波浪环境下航行体出水过程模拟及载荷特性分析

发布时间：2017-09-20 03:21

  本文关键词：不同波浪环境下航行体出水过程模拟及载荷特性分析

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【摘要】：出水过程直接决定水下航行体发射成败，是事关其性能的关键技术。恶劣的波浪环境加剧了航行体以正确姿态和速度出水的难度，但实际试验费用高，又可能存在比尺效应等问题，因此，基于CFD计算程序的仿真方法将成为研究此类问题的高效辅助手段。 本文借助基于波浪流动数学模型和造波方法的数值波浪水槽，，采用动网格等数值计算方法，构建航行体多自由度出水的运动模型，对多海况等级、多波浪相位下航行体出水过程进行模拟。通过对计算过程中的输出数据进行处理，对比不同条件下航行体质心轨迹、质心速度、姿态角变化、角速度、受力和力矩情况等的变化规律，分析海况等级即波浪特征参数、出水相位对航行体运动参数、受载情况等影响。 以流体动力学仿真计算结果为基础，提取航行体表面压力作为输入参数，对内部结构、制造材料、约束条件等做出合理假设，进行有限元分析，考察整体应力分布和产生的应变，校核强度安全性。 最后，根据研究工作成果的所得结论，对水下航行体实际出水试验提出参考性的建议。
【关键词】：数值水槽 出水 海况等级 波浪相位 载荷分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.70;TJ6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状分析9-13
• 1.2.1 波浪理论及模拟研究现状9-12
• 1.2.2 航行体出水过程研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 数学模型和计算方法15-33
• 2.1 波浪流动的数学模型15-18
• 2.1.1 控制方程15-16
• 2.1.2 边界条件和初始条件16-17
• 2.1.3 波浪理论17-18
• 2.2 造波方法18-20
• 2.2.1 摇板法18-19
• 2.2.2 源项法19
• 2.2.3 边界条件法19-20
• 2.3 航行体运动学20-24
• 2.3.1 常用坐标系20-22
• 2.3.2 坐标系变换22-24
• 2.4 强度失效理论24-25
• 2.4.1 最大切应力理论24-25
• 2.4.2 形变应变能理论25
• 2.5 数值计算方法25-32
• 2.5.1 VOF 自由表面跟踪法26
• 2.5.2 湍流模型26-27
• 2.5.3 压力-速度耦合算法27-28
• 2.5.4 UDF28
• 2.5.5 动网格技术28-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 航行体出水过程模拟及水动力特性分析33-66
• 3.1 航行体运动模型及计算方案设计33-35
• 3.1.1 数值波浪水槽中航行体运动模型的建立33-34
• 3.1.2 计算方案设计34-35
• 3.2 仿真结果水动力特性分析35-65
• 3.2.1 海况等级的影响35-50
• 3.2.2 波浪相位的影响50-65
• 3.3 本章小结65-66
• 第4章 航行体出水过程载荷特性分析66-75
• 4.1 有限元分析方案66-67
• 4.1.1 航行体内部结构及材料66-67
• 4.1.2 载荷及约束条件67
• 4.2 分析结果67-74
• 4.2.1 最大主应力67-69
• 4.2.2 最大切应力69-71
• 4.2.3 最大主应变71-72
• 4.2.4 最大切应变72-74
• 4.3 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：885603