舰船上层建筑空气动力学优化设计研究

发布时间：2021-07-11 03:33

　　本文通过对常规舰船机库尖锐边缘外形进行局部修改,改变上层建筑尾流特性,从而削弱尾流对舰载直升机安全起降的不利影响。经过某型号舰船的实验与数值模拟对比论证,讨论压力基与密度基求解器各自优势,选择行之有效的CFD计算方法。通过计算模拟不同机库外形的舰面流场,发现机库下游有大量流动分离的区域,在近机库壁面处形成一系列垂直方向的流动,出现陡壁下洗效应,并在飞行甲板表面出现了马蹄涡。本文通过局部修改舰船上层建筑以及机库外形来对舰面流场进行流动控制。通过对比计算发现,将机库尖锐后缘修改为平滑弯曲外形,可以有效改善流场品质。本文总结了机库后缘不同曲率半径及其他外形机库,对起降点处流场的不同影响效果。通过结果分析,本文提出有效的舰面流动控制方法,并给出直升机在飞行甲板上进行起降的指导性建议。在本文中还研究了几何相似的舰船模型在不同雷诺数下的流场,通过对这些流场的模拟结果对比,分析讨论尺度效应对舰船甲板流场的影响。 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

压力基与密度基算法压强等值线对比

舰船上层建筑空气动力学优化设计研究洞实验结果与压力基求解法和密度基求解法的对比验证结果中，可以看出吻合良好，且压力基 k- 模型结果与密度基S-A 模型结果相近。因此两种研究舰船模型的流场计算模拟工作中。对本文所研究简化模型分别进行压力基与速度基求解方法计算，选取涡线及上下洗流场分布进行对比，结果如下：

图 2.7 压力基与密度基垂向速度分布对比文所研究算例，对比压力基算法和密度基算法，可见图 2.5 和图 2.6，不大，压强等值线较为吻合。本文所计算流场情况主要关注垂直方向速向速度等值线较为吻合，考虑密度基需要内存和计算量比压力基算法解方法计算所需时间更短（密度基求解器计算时间约 2-3 倍于压力基求压力基求解器计算。

【参考文献】：
期刊论文
[1]风向对直升机旋翼与甲板流场结构影响[J]. 孙鹏,耿雪,赵佳,钟兢军.  航空动力学报. 2015(08)
[2]不同护卫舰船型飞行甲板气流场特征研究[J]. 刘长猛,郜冶.  哈尔滨工业大学学报. 2014(03)
[3]舰载机着舰过程的舰尾气流场数值仿真分析[J]. 吕开东,李新飞,姜迈,朱齐丹.  飞行力学. 2013(01)
[4]海上平台直升机甲板受环境影响的安全分析评估[J]. 陈欣,孙旭,李东芳,张艳春,沈志恒.  中国海上油气. 2012(01)
[5]舰载机进舰过程舰尾流仿真建模[J]. 陶杨,侯志强,贾忠湖.  兵工自动化. 2010(10)
[6]基于舰载机起降限制的舰船气流场特性评估方法初探[J]. 陆超,姜治芳,王涛.  中国舰船研究. 2010(01)
[7]变化风场对舰载飞机着舰安全性影响[J]. 许东松,刘星宇,王立新.  北京航空航天大学学报. 2010(01)
[8]舰船舰面空气流场的CFD数值模拟探讨[J]. 曲飞,陆超,姜治芳,王涛.  中国舰船研究. 2009(05)
[9]不同工况条件对舰船舰面空气流场的影响[J]. 陆超,姜治芳,王涛.  舰船科学技术. 2009(09)
[10]上层建筑形式及布局对舰船空气流场的影响[J]. 洪伟宏,姜治芳,王涛.  中国舰船研究. 2009(02)

硕士论文
[1]舰尾飞行甲板流场特性及流动控制研究[D]. 陆伟.南京航空航天大学 2014
[2]舰载机着舰环境扰动影响及其响应分析[D]. 贲亮亮.南京航空航天大学 2013



本文编号：3277249