高速两栖车迎浪直航航行特性研究

发布时间：2020-11-11 08:25

　　 水陆两栖车作为一种既可以在陆上行驶,又可以在没有其他辅助设备的情况下自行通过江河湖海等水障的特殊战斗车辆,从问世至今,已经经历了近一个世纪的发展。但在以往的研究中,多侧重于两栖车在静水中的性能,尤其是在静水中的快速性。而实际两栖车辆在执行遂行和渡海登陆等作战任务时的环境是海况比较复杂的近海,据统计,海面上70%左右的时间内有大小不一的波浪。所以研究两栖车在波浪上的航行特性变得十分具有重要意义,本文主要是使用CFD技术对两栖车迎浪直航进行数值模拟,主要研究内容和结果如下:首先,本文基于微幅波理论,采用了可以节约数值模拟计算成本且满足精度要求的边界造波法,使用Level Set方法对自由液面进行数值模拟,计以商业计算流体软件CFX为平台,通过自定义函数定义入射边界处的速度和波面解析表达式,实现了线性微幅波的模拟,实现了三维的数值造波。并且可以通过改变入口边界的自定义函数,来实现不同波高和波长的微幅波的模拟。为数值模拟两栖车迎浪直航做好了波浪准备。其次,建立了基于网格光顺和滑移网格的两栖车水上航行动态网格数值计算方法。采用SST k-ω湍流模型,建立了两栖车迎浪直航数值模拟方法。最后,通过改变航速、波高和波长分析了各要素对两栖车航行的航姿、受力特性和周期的影响。其中航姿主要涉及在迎浪直航时最为重要的两个自由度—纵倾和垂荡,受力特性则主要涉及两栖车航行的阻力、升力和纵倾力矩。获取的结论对高性能两栖车辆的研制具有一定的参考价值。
【学位单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：U674.78
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 两栖车辆研究背景及意义
    1.2 两栖车辆的发展历史和研究现状
        1.2.1 两栖车的发展历史
        1.2.2 两栖车研究现状
    1.3 数值造波的发展历史及现状
    1.4 本文研究方法和内容
第二章 波浪的数值模拟
    2.1 数值造波方法
    2.2 基于CFX的波浪水槽数值模拟
        2.2.1 概述
        2.2.2 微幅波理论
        2.2.3 数值造波的实现及结果
        2.2.4 网格无关性验证
    2.3 本章小结
第三章 波浪对两栖车迎浪直航的影响
    3.1 迎浪直航与静水直航的对比
    3.2 航速对两栖车迎浪直航的影响
        3.2.1 航速对航姿的影响
        3.2.2 航速对受力特性的影响
        3.2.3 航速对航行周期的影响
    3.3 波浪参数对两栖车迎浪直航的影响
        3.3.1 波高对航姿的影响
        3.3.2 波高对受力特性的影响
        3.3.3 波长对航姿的影响
        3.3.4 波长对受力特性的影响
        3.3.5 波长对航行周期的影响
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 主要结论
    4.2 展望
参考文献
致谢

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本文编号：2878970