本文關(guān)鍵詞：基于CFD的高速艦船阻力與尾部伴流場(chǎng)的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速水面艦船軸系附體直接影響著螺旋槳盤面伴流場(chǎng)，而雙臂軸支架是安裝于船尾軸上最靠近螺旋槳的軸系附體。它的翼型、安裝位置、安裝角度等要素的變化不僅影響船舶阻力，而且對(duì)槳盤面伴流場(chǎng)的均勻性也有較大影響。不均勻的伴流場(chǎng)易使螺旋槳產(chǎn)生振動(dòng)和嚴(yán)重的空泡，影響螺旋槳的性能。因此，合理設(shè)計(jì)雙臂軸支架可以改善槳盤面伴流場(chǎng)。 當(dāng)今，在各種數(shù)值模擬技術(shù)飛速發(fā)展的階段，通過CFD方法來預(yù)報(bào)船舶阻力和船尾伴流場(chǎng)已成為可能，如何通過該工具運(yùn)用合理簡(jiǎn)便的預(yù)報(bào)方法預(yù)報(bào)軍船阻力和船尾伴流場(chǎng)，，以此來進(jìn)行附體的多方案優(yōu)選，是船舶流體工作者一個(gè)很關(guān)心的問題。 對(duì)于高速航行艦船，由于航行姿態(tài)（縱傾、升沉）的變化，以設(shè)計(jì)浮態(tài)為基準(zhǔn)的阻力理論計(jì)算結(jié)果并不能準(zhǔn)確預(yù)報(bào)其實(shí)際航行阻力。本文基于RANS方程，劃分多塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，采取一種簡(jiǎn)化的迭代方法對(duì)高速艦船的阻力進(jìn)行數(shù)值計(jì)算（傅氏數(shù)為0.15～0.45），并將阻力計(jì)算結(jié)果與船模試驗(yàn)值對(duì)比。結(jié)果表明該方法充分考慮了船體姿態(tài)的影響，對(duì)提高高速艦船的阻力預(yù)報(bào)精度具有一定的可行性。同時(shí)，分析了不同傅氏數(shù)下的自由表面波形圖和波形等值線圖，以及首尾興波隨航速的變化趨勢(shì)，符合試驗(yàn)規(guī)律。除此之外，對(duì)3種雙臂軸支架臂安裝角方案的船尾伴流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，著重分析了雙臂軸支架安裝角的變化對(duì)于尾部伴流均勻性的影響，將結(jié)果和帶軸系附體的船模試驗(yàn)伴流場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，軸向伴流的軸向變化趨勢(shì)與試驗(yàn)結(jié)果吻合，驗(yàn)證了方法的可靠性，得出的一些結(jié)論可以為附體方案的優(yōu)選提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：航態(tài) 阻力 船尾伴流 軸系附體 船模試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：U661.31;U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 研究進(jìn)展綜述10-13
• 1.2.1 計(jì)及航態(tài)影響的船舶阻力預(yù)報(bào)研究進(jìn)展10-11
• 1.2.2 船舶軸支架的設(shè)計(jì)與船舶尾部伴流預(yù)報(bào)的研究進(jìn)展11-12
• 1.2.3 CFD 對(duì)船舶伴流場(chǎng)模擬方面的研究進(jìn)展12-13
• 1.3 本文所用軟件介紹13-15
• 1.3.1 UG NX 軟件介紹13-14
• 1.3.2 ANSYS ICEM CFD 軟件介紹14-15
• 1.3.3 CFX 軟件介紹15
• 1.4 本文的主要工作15-17
• 2 基本理論與數(shù)值方法17-26
• 2.1 流動(dòng)控制方程17-18
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程17
• 2.1.2 動(dòng)量守恒方程17
• 2.1.3 RANS 方程17-18
• 2.2 湍流模型18-20
• 2.2.1 k-ε模型18-19
• 2.2.2 k-ω模型19-20
• 2.3 近壁面處理20-22
• 2.3.1 近壁區(qū)流動(dòng)特點(diǎn)20-21
• 2.3.2 壁面函數(shù)法21-22
• 2.4 離散化方法22
• 2.4.1 有限體積法22
• 2.5 網(wǎng)格生成技術(shù)22-24
• 2.5.1 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格23
• 2.5.2 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格23-24
• 2.6 邊界條件24
• 2.7 本章小結(jié)24-26
• 3 船舶阻力與伴流模型試驗(yàn)26-34
• 3.1 阻力的成因及分類26-27
• 3.1.1 船體阻力的成因26
• 3.1.2 船體阻力的分類26-27
• 3.2 阻力相似定律27-29
• 3.3 阻力換算29-30
• 3.3.1 傅汝德?lián)Q算法29-30
• 3.4 伴流的概念30-32
• 3.4.1 伴流的成因和分類30-31
• 3.4.2 伴流分?jǐn)?shù)31
• 3.4.3 伴流的測(cè)定31-32
• 3.5 船模試驗(yàn)32
• 3.5.1 阻力試驗(yàn)32
• 3.5.2 伴流試驗(yàn)32
• 3.6 本章小結(jié)32-34
• 4 計(jì)及航行姿態(tài)影響的高速水面艦船阻力計(jì)算34-46
• 4.1 引言34
• 4.2 航行姿態(tài)平衡的原理34-35
• 4.3 構(gòu)建幾何模型35
• 4.4 構(gòu)建計(jì)算域和邊界條件35-36
• 4.5 網(wǎng)格劃分36-38
• 4.6 計(jì)算結(jié)果分析與驗(yàn)證38-45
• 4.6.1 阻力計(jì)算結(jié)果與分析38-42
• 4.6.2 壓力及波形計(jì)算結(jié)果分析42-45
• 4.7 本章小結(jié)45-46
• 5 船尾流場(chǎng)的數(shù)值模擬46-66
• 5.1 引言46
• 5.2 構(gòu)建幾何模型46-47
• 5.3 構(gòu)建計(jì)算域和邊界條件47-48
• 5.4 網(wǎng)格劃分48-49
• 5.5 計(jì)算結(jié)果分析與驗(yàn)證49-64
• 5.5.1 湍流模型的適用性50-51
• 5.5.2 阻力計(jì)算結(jié)果與分析51-52
• 5.5.3 伴流計(jì)算結(jié)果與分析52-64
• 5.6 本章小結(jié)64-66
• 6 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 全文總結(jié)66
• 6.2 研究展望66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄72

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 華漢金,周昭明;高升阻比翼型優(yōu)化及其節(jié)能軸支架設(shè)計(jì)[J];船舶工程;2003年02期

2 鄧銳;黃德波;李佳;;從幾種船型阻力的數(shù)值計(jì)算探討FLUENT軟件[J];船舶工程;2010年02期

3 程明道,張軍,徐潔,洪方文,趙峰;水池隨車式PIV系統(tǒng)的首次應(yīng)用[J];船舶力學(xué);1999年02期

4 程明道,舒世華,劉曉東,張建武;應(yīng)用均勻設(shè)計(jì)方法優(yōu)選雙臂支架臂角度[J];船舶力學(xué);2001年05期

5 張志榮,趙峰,李百齊;繞船體粘性自由面流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算(英文)[J];船舶力學(xué);2002年06期

6 蔡榮泉;船舶計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用[J];船舶;2002年04期

7 陳紅梅;都紹裘;;超大型集裝箱船伴流場(chǎng)試驗(yàn)研究[J];船舶;2006年03期

8 張志麟;王玉蘭;;船舶附體節(jié)能裝置開發(fā)研究和實(shí)船應(yīng)用[J];船舶節(jié)能;1995年02期

9 計(jì)志也;水面艦艇前軸支架的空化問題[J];船舶力學(xué);1998年05期

10 黃勝;單鐵兵;;附體對(duì)船尾伴流場(chǎng)的影響研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2008年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 胡健;黃勝;王陪生;;基于CFD的船舶尾部伴流數(shù)值計(jì)算方法[A];第二十屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 高霄鵬;艦艇水動(dòng)力噪聲的數(shù)值分析與拖曳模測(cè)試技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 許輝;小水線面雙體船粘性流數(shù)值模擬[D];武漢理工大學(xué);2004年

2 丁幗嵐;船尾伴流對(duì)吊艙推進(jìn)器水動(dòng)力性能的影響[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

3 秦江濤;低速肥大船型粘性流數(shù)值模擬[D];武漢理工大學(xué);2007年

4 曹洪建;基于FLUENT的滑行艇阻力計(jì)算研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

5 余建偉;基于CFD的船舶阻力計(jì)算與預(yù)報(bào)研究[D];上海交通大學(xué);2009年

6 劉自浩;渦尾船改型優(yōu)化設(shè)計(jì)CFD與試驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于CFD的高速艦船阻力與尾部伴流場(chǎng)的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：471172