斷級與槽道耦合作用下高速滑行艇水氣動力特性研究
發(fā)布時間：2021-07-19 10:04
作為一種輕便快捷的水上交通工具,具備高速高效的運載能力是當今滑行艇艇型發(fā)展中的一個重要方向,本文中基于三體滑行艇獨特的水氣動力構型,通過對其氣動增升效應的研究解決了常規(guī)滑行艇沖擊高航速時所面臨的兩個關鍵問題——高阻力和艇體縱向失穩(wěn)。而本文也正是基于這兩點在細長型單體斷級滑行艇的基礎上開展了三體滑行艇艇型設計工作,并借助基于FVM的船舶CFD技術在處理滑行艇繞流場解析問題中的先進性,研究了槽道與斷級的耦合水氣動力特性以及艇體構型特征對該特性的影響機理和規(guī)律,進而發(fā)展出了系列綜合航行性能優(yōu)良的艇型方案。而相應地,數(shù)值方法在模擬高速滑行艇水氣繞流場時的可信度也成為論文所需首先解決的關鍵問題,本文結合滑行艇在高速航行過程中的動力行為、通過將流場求解與運動求解耦合起來實現(xiàn)了二自由度（縱傾和升沉）靜水直航運動的模擬,并基于Taunton C系列模型試驗資料開展了網(wǎng)格收斂性研究,提高了斷級滑行艇數(shù)值模擬的可靠性和可信度。為了分析引入氣動增升效應后艇體動力行為的變化,文中借鑒了Collu在進行氣動增升船水動力計算時的策略,將片體和槽道當做設置于細長型單體斷級艇上的附體來處理,以此為主要思路,先開展了細...
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：235 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
升力三角與升力塔
（a）升力三角 （b）升力塔圖 1.1 升力三角與升力塔Fig.1.1 Lift triangle and lift pyramid.2 常規(guī)滑行艇水動力研究進展.2.1 傳統(tǒng)的滑行艇水動力研究手段常規(guī)滑行艇是最常見的滑行艇艇型，如圖 1.2 所示，它具有較為光順規(guī)整的滑行在縱向上保持連續(xù)。從剖面形式上看，由于滑行艇主要依靠航行過程中的水動力支撐艇重，為了提升艇底的水動壓力并保持一定的抗風浪能力，其滑行面通常設帶有一定斜升的深 V 型；而為了促使較低航速下流動在舭部分離，以減小艇體抬程中舷側的浸濕并促進起滑，其舭部多采用尖舭形式；但也有過渡型滑行艇，其達不到流動分離的要求，亦會采用圓舭形式。
圖 1.4 典型的斷級滑行艇的艇型特征Fig.1.4 Typical hull form of stepped planing hull源于小型水上飛機浮筒（Seaplane floats）的設計[60]，其長寬比一般在 7 以上，斷級深度則為浮筒寬的 7%左，而是直接將機腹設計成帶有斷級的深 V 型滑行面，深度則能達到機腹寬度的 16%左右[62]。斷級滑行艇的滑要小，斷級深度則一般不超過艇寬的 7%[63]。在上個過一種帶反曲型斷級（Cambered step）結構的 Dynapla級之后的滑行面幾乎全部脫離水面，因而具有極佳的衡需要在艇尾增設水翼以提供額外的升力，由于結構中得到推廣。在目前得到廣泛應用的斷級滑行艇多為個或多個斷級，斷級前后的滑行面基本上保持相同的 5 中給出了水上飛機以及 dynaplane 艇型特征的對比。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]變角度尾壓浪板對斷級滑行艇阻力性能的影響[J]. 蔣一,孫寒冰,鄒勁,楊東梅,胡安康. 上海交通大學學報. 2017(03)
[2]斷級對三體滑行艇水動力性能影響的數(shù)值研究[J]. 蔣一,楊東梅,孫寒冰,鄒勁. 華中科技大學學報(自然科學版). 2017(02)
[3]重心縱向位置及排水量對雙斷級深V型艇阻力性能的影響[J]. 李仁常,劉英和,柴家臣. 中國水運(下半月). 2016(10)
[4]新型高速艇的CFD模擬和對比分析[J]. 魏子凡,井升平,楊松林. 中國艦船研究. 2016(04)
[5]淺水中低速斜航船舶水動力預報及驗證與確認分析[J]. 鄒璐. 船舶力學. 2016(07)
[6]網(wǎng)格因素對三體滑行艇阻力計算影響探究[J]. 鄒勁,姬朋輝,孫寒冰,任振. 船舶. 2016(03)
[7]引氣槽減阻特性的數(shù)值研究[J]. 蔣一,孫寒冰,鄒勁,胡安康. 哈爾濱工程大學學報. 2016(02)
[8]斷級滑行艇水動力特性的初步計算研究[J]. 尹邦本,蔣一. 船舶. 2015(04)
[9]影響滑行艇阻力數(shù)值計算的網(wǎng)格因素研究[J]. 孫華偉,馬偉佳,朱江波. 中國造船. 2015(02)
[10]雙斷級滑行艇水動力特性數(shù)值研究[J]. 蔣一,孫寒冰,鄒勁,林壯. 華中科技大學學報(自然科學版). 2015(04)
博士論文
[1]滑行面形狀對滑行艇阻力與航態(tài)影響數(shù)值分析[D]. 孫華偉.哈爾濱工程大學 2012
碩士論文
[1]阻流板和導流板對滑行艇阻力性能的影響研究[D]. 趙超.哈爾濱工程大學 2013
[2]三體滑行艇阻力和穩(wěn)定性研究[D]. 王慶旭.哈爾濱工程大學 2012
[3]三體滑行艇在規(guī)則波中的運動研究[D]. 史圣哲.哈爾濱工程大學 2012
[4]某型水上飛機水動力性能數(shù)值驗證研究[D]. 上官純飛.華中科技大學 2012
[5]基于FLUENT的滑行艇阻力計算研究[D]. 曹洪建.哈爾濱工程大學 2008
本文編號：3290502
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：235 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
升力三角與升力塔
（a）升力三角 （b）升力塔圖 1.1 升力三角與升力塔Fig.1.1 Lift triangle and lift pyramid.2 常規(guī)滑行艇水動力研究進展.2.1 傳統(tǒng)的滑行艇水動力研究手段常規(guī)滑行艇是最常見的滑行艇艇型，如圖 1.2 所示，它具有較為光順規(guī)整的滑行在縱向上保持連續(xù)。從剖面形式上看，由于滑行艇主要依靠航行過程中的水動力支撐艇重，為了提升艇底的水動壓力并保持一定的抗風浪能力，其滑行面通常設帶有一定斜升的深 V 型；而為了促使較低航速下流動在舭部分離，以減小艇體抬程中舷側的浸濕并促進起滑，其舭部多采用尖舭形式；但也有過渡型滑行艇，其達不到流動分離的要求，亦會采用圓舭形式。
圖 1.4 典型的斷級滑行艇的艇型特征Fig.1.4 Typical hull form of stepped planing hull源于小型水上飛機浮筒（Seaplane floats）的設計[60]，其長寬比一般在 7 以上，斷級深度則為浮筒寬的 7%左，而是直接將機腹設計成帶有斷級的深 V 型滑行面，深度則能達到機腹寬度的 16%左右[62]。斷級滑行艇的滑要小，斷級深度則一般不超過艇寬的 7%[63]。在上個過一種帶反曲型斷級（Cambered step）結構的 Dynapla級之后的滑行面幾乎全部脫離水面，因而具有極佳的衡需要在艇尾增設水翼以提供額外的升力，由于結構中得到推廣。在目前得到廣泛應用的斷級滑行艇多為個或多個斷級，斷級前后的滑行面基本上保持相同的 5 中給出了水上飛機以及 dynaplane 艇型特征的對比。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]變角度尾壓浪板對斷級滑行艇阻力性能的影響[J]. 蔣一,孫寒冰,鄒勁,楊東梅,胡安康. 上海交通大學學報. 2017(03)
[2]斷級對三體滑行艇水動力性能影響的數(shù)值研究[J]. 蔣一,楊東梅,孫寒冰,鄒勁. 華中科技大學學報(自然科學版). 2017(02)
[3]重心縱向位置及排水量對雙斷級深V型艇阻力性能的影響[J]. 李仁常,劉英和,柴家臣. 中國水運(下半月). 2016(10)
[4]新型高速艇的CFD模擬和對比分析[J]. 魏子凡,井升平,楊松林. 中國艦船研究. 2016(04)
[5]淺水中低速斜航船舶水動力預報及驗證與確認分析[J]. 鄒璐. 船舶力學. 2016(07)
[6]網(wǎng)格因素對三體滑行艇阻力計算影響探究[J]. 鄒勁,姬朋輝,孫寒冰,任振. 船舶. 2016(03)
[7]引氣槽減阻特性的數(shù)值研究[J]. 蔣一,孫寒冰,鄒勁,胡安康. 哈爾濱工程大學學報. 2016(02)
[8]斷級滑行艇水動力特性的初步計算研究[J]. 尹邦本,蔣一. 船舶. 2015(04)
[9]影響滑行艇阻力數(shù)值計算的網(wǎng)格因素研究[J]. 孫華偉,馬偉佳,朱江波. 中國造船. 2015(02)
[10]雙斷級滑行艇水動力特性數(shù)值研究[J]. 蔣一,孫寒冰,鄒勁,林壯. 華中科技大學學報(自然科學版). 2015(04)
博士論文
[1]滑行面形狀對滑行艇阻力與航態(tài)影響數(shù)值分析[D]. 孫華偉.哈爾濱工程大學 2012
碩士論文
[1]阻流板和導流板對滑行艇阻力性能的影響研究[D]. 趙超.哈爾濱工程大學 2013
[2]三體滑行艇阻力和穩(wěn)定性研究[D]. 王慶旭.哈爾濱工程大學 2012
[3]三體滑行艇在規(guī)則波中的運動研究[D]. 史圣哲.哈爾濱工程大學 2012
[4]某型水上飛機水動力性能數(shù)值驗證研究[D]. 上官純飛.華中科技大學 2012
[5]基于FLUENT的滑行艇阻力計算研究[D]. 曹洪建.哈爾濱工程大學 2008
本文編號：3290502
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