【摘要】：水翼繞流問題是研究船舶減搖鰭以及仿生推進(jìn)器的基礎(chǔ)和簡化,具有實(shí)際的工程意義,考慮自由液面的情形則屬于兩相流問題,有著重要的學(xué)術(shù)意義。本文基于水翼繞流,考慮了水翼多體干擾問題,即雙翼問題,以及在淺水情況下水翼的興波問題,期望通過雙翼之間相互干擾達(dá)到有效的消波、減阻和增升效果。首先,本文建立了模擬帶自由液面雙翼干擾問題的數(shù)值模型。在本文數(shù)值模型中假設(shè)流體運(yùn)動為無粘無旋的勢流運(yùn)動,在兩個水翼的弦向布置渦層以產(chǎn)生需要的升力,這種方法可以不必考慮初始時刻水翼突然啟動引起的啟動渦。在無窮遠(yuǎn)邊界采用無擾動邊界條件、水翼固面法向速度為零,自由液面施加動力學(xué)及運(yùn)動學(xué)邊界條件,在水翼尾緣點(diǎn),本文采用基于速度的庫塔條件,即切向速度相等的庫塔條件,以封閉方程組�；谝陨蠑�(shù)值模型,本文首先對其進(jìn)行了數(shù)值收斂性驗證,其中包括了網(wǎng)格收斂性驗證和時間步長收斂性驗證,在驗證結(jié)果中對比了水翼受力結(jié)果和自由液面興波結(jié)果,兩者都是隨網(wǎng)格增大和時間步長的減小而趨于收斂的,因此數(shù)值模型的收斂性得到了驗證。在收斂性驗證之后,基于非線性自由液面條件將本文數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行了對比,證明與實(shí)驗結(jié)果符合較好,在不同水翼浸深對比分析中總結(jié)了一些自由液面對水翼的受力以及水翼浸深對自由液面興波的規(guī)律�；诰�性自由液面條件的數(shù)值模擬結(jié)果也與之前學(xué)者得到的線性自由液面波形和實(shí)驗結(jié)果契合的很好。建立拍動翼的脫落渦數(shù)值模型,其基本原理除邊界元基本原理、勢流理論和機(jī)翼理論之外,另外對于脫落渦的模擬核心的思想是流體域的整體環(huán)量守恒,在本文中脫落渦以局部流體質(zhì)點(diǎn)的速度運(yùn)動,因此可以得到較為真實(shí)的水翼尾渦形式�；诖藬�(shù)值模型,對影響拍動翼水動力性能的三個主要因素進(jìn)行變參數(shù)分析,在拍動翼推力系數(shù)、升力系數(shù)以及表面壓力分布方面得到了一些有意義的結(jié)論。最后從兩個方面分析了雙翼水動力干擾的,雙翼的攻角和雙翼的相對位置。分別對雙翼攻角的組合進(jìn)行變參數(shù)分析,水翼升阻力以及表面壓力分布都會有規(guī)律性的變化,而在多次試驗之后,更是發(fā)現(xiàn)在特定的攻角組合時有消波效果。雙翼相對位置的改變分別通過改變雙翼水平距離和垂向距離實(shí)現(xiàn),其中水翼水平放置時,后方水翼完全處在前方水翼尾流中,在水翼受力和自由液面興波方面得到了一些規(guī)律性結(jié)論。
【圖文】：

離散誤差也只來源于邊界，在邊界條件準(zhǔn)確的前提下可以元基本原理逡逑界積分方程逡逑二維拉普拉斯方程的第三類邊值條件（一部分邊界已知函數(shù)值，另的法向?qū)?shù)值；或已知函數(shù)和它的法向?qū)?shù)的關(guān)系）問題：逡逑Ｖ＞＝０邐區(qū)域Ｑ內(nèi)逡逑（ｐ＝（ｐ邐邊界邋５？上ｑＪｆｎ＝－ｑ逡逑為所求函數(shù)，在本問題中即場域速度勢；Ｑ為封閉邊界圍成的區(qū)類邊界條件的邊界Ｓ？和第二類邊界條件的ｓ９；邋ｇ為速度勢的法向向量，且式中上有橫線的變量為己知量，示意圖如圖２．１。逡逑

Ｐ為所求函數(shù)，在本問題中即場域速度勢；Ｑ為封閉邊界圍成的區(qū)域；邊界Ｓ被逡逑分為第一類邊界條件的邊界Ｓ？和第二類邊界條件的ｓ９；邋ｇ為速度勢的法向?qū)?shù)；Ａ７為邊逡逑界單位法向量，且式中上有橫線的變量為己知量，示意圖如圖２．１。逡逑少0逡逑圖２．１拉普拉斯方程的第三類邊值條件示意圖逡逑在正式介紹邊界元基本原理之前，，需要引入兩個基本概念。逡逑首先是格林公式，其有如下表達(dá)式：逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U661.1

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本文編號：2635505