本文關鍵詞：Y590雙體帆船的結構分析及其優(yōu)化設計

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【摘要】：隨著科學技術和社會經(jīng)濟水平的不斷提高，帆船的用途不僅僅局限于交通運輸或漁業(yè)捕撈，體育運動、休閑娛樂也成為其主要應用。帆船以其不消耗資源、不污染環(huán)境的優(yōu)點越來越受到重視，帆船產(chǎn)業(yè)作為藍色經(jīng)濟、海洋文化的重要組成部分必將快速迅猛發(fā)展。隨著中國沿海城市基礎設施的不斷完善，中國帆船的巨大市場給世界帆船產(chǎn)業(yè)帶來了前所未有的機遇。 本課題以Y590雙體帆船為例，從船型設計、模擬試驗數(shù)據(jù)分析以及船型優(yōu)化三個方面結合，將理論研究系統(tǒng)化，提高了研發(fā)效率。 本課題簡單介紹了游艇帆船產(chǎn)業(yè)，明確了Y590雙體帆船的定位，根據(jù)Y590雙體帆船主要風格造型、設計特點以及基本尺寸，利用Rhino3D NURBS軟件創(chuàng)建Y590雙體帆船的三維模型。 利用MAXSURF軟件對Y590雙體帆船船體模型進行設計，分析了船體的主要性能，并繪制了Y590雙體帆船的型線圖、靜水力曲線和穩(wěn)性曲線等相關圖譜，計算其相關數(shù)據(jù)，保證了Y590雙體帆船在波浪中的航行安全和各項功能的正常使用。 利用自主設計研發(fā)的循環(huán)水池，對Y590雙體帆船進行了船模阻力試驗，根據(jù)試驗測得的數(shù)據(jù)，繪制其船模阻力曲線，并依據(jù)二因次換算法，計算出Y590雙體帆船的總阻力。利用CFD數(shù)值模擬軟件FLUENT進行水氣兩相流模擬，得到了Y590雙體帆船的基本航行性能；通過分析船體在不同速度時的動壓、靜壓、水氣分布情況和波形圖來觀察阻力大��；將模擬數(shù)值和經(jīng)驗公式得到的摩擦阻力系數(shù)值進行比較，分析兩者在阻力預報方面的特點。將循環(huán)水池試驗數(shù)據(jù)與CFD模擬數(shù)據(jù)相比較，分析兩者在獲取阻力方面各自的特點。通過以上工作可以掌握Y590雙體帆船的航行狀態(tài)、船體性能及阻力情況，并為船型改進、優(yōu)化提供有效依據(jù)。 介紹了帆船常用的帆裝，并依據(jù)常用的風帆面積經(jīng)驗估算公式對Y590雙體帆船的風帆面積進行了估算，確定了合適的帆裝。簡要分析了帆船帆翼的空氣動力性能，在此基礎上通過帆船性能分析模塊求解帆船在不同風速下的航速極位圖，對不同風速下帆船的航速進行了預報，并繪制了帆船在不同風速下的最大航速示意圖。 分析了Y590雙體帆船結構強度以及許用強度，選取兩種典型工況，運用Ansys有限元分析軟件對Y590雙體帆船進行全船有限元結構的分析計算，并得出了最大應力小于許用應力的結論，為以后同類船型設計提供有益的參考。 通過結合前幾章虛擬試驗和模擬分析的數(shù)據(jù)、結論，從船體的材料、結構以及船體性能等方面，提出了改進的方案及建議，對Y590雙體帆船進行了優(yōu)化設計。 本課題通過充分發(fā)揮計算機輔助設計、計算軟件的優(yōu)勢，對Y590雙體帆船進行了一系列的試驗、模擬分析，計算結果表明，理論計算數(shù)據(jù)與同一類型的實船數(shù)據(jù)吻合程度較高，，可以為以后的帆船游艇的設計與制造提供理論方法和依據(jù)。
【關鍵詞】：雙體帆船MAXSURF 循環(huán)水池 FLUENT 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.926
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 符號說明10-12
• 1 緒論12-25
• 1.1 游艇帆船產(chǎn)業(yè)國內(nèi)外發(fā)展概述12-16
• 1.2 帆船游艇建造工藝概述16-19
• 1.3 雙體帆船簡介19-21
• 1.4 課題背景、研究內(nèi)容及目標21-23
• 1.5 課題研究方案23-24
• 1.6 課題創(chuàng)新點24-25
• 2 Y590雙體帆船的造型設計25-35
• 2.1 游艇帆船的造型設計簡介25-29
• 2.2 市場中帆船產(chǎn)品簡介29-31
• 2.3 Y590 雙體帆船的產(chǎn)品定位及設計特點31-32
• 2.4 Y590 雙體帆船在 Rhino 軟件中的造型設計32-34
• 2.5 本章小結34-35
• 3 Y590雙體帆船的總體性能計算35-44
• 3.1 MAXSURF 軟件35-36
• 3.2 Y590 雙體帆船模型36-39
• 3.3 Y590 雙體帆船浮性、穩(wěn)性計算39-43
• 3.5 本章小結43-44
• 4 Y590雙體帆船船模在循環(huán)水池中的阻力分析44-57
• 4.1 循環(huán)水池試驗44-49
• 4.2 循環(huán)水池試驗的目的及原理49-52
• 4.3 Y590 雙體帆船船模的阻力試驗52-54
• 4.4 循環(huán)水池試驗數(shù)據(jù)整理54-56
• 4.5 小結56-57
• 5 Y590雙體帆船的CFD數(shù)值模擬57-69
• 5.1 模擬前模型的前處理57-59
• 5.2 船底流體分析59-68
• 5.3 本章小結68-69
• 6 風動力計算及風帆設計69-80
• 6.1 風帆簡介及帆裝的選取69-70
• 6.2 帆裝參數(shù)的確定70-71
• 6.3 風帆空氣動力特性簡介71-74
• 6.4 航速預測74-79
• 6.5 本章小結79-80
• 7 Y590雙體帆船結構的有限元分析80-90
• 7.1 概述80-81
• 7.2 Y590 雙體帆船的船體載荷分析81-85
• 7.3 Y590 雙體帆船的有限元分析85-89
• 7.4 結論89-90
• 8 Y590雙體帆船的優(yōu)化設計90-93
• 8.1 Y590 雙體帆船優(yōu)化設計90-92
• 8.2 小結92-93
• 9 總結與展望93-95
• 9.1 總結93-94
• 9.2 有待進一步研究的問題94-95
• 參考文獻95-99
• 致謝99-100
• 攻讀碩士研究生期間取得的科研成果100-101

【參考文獻】

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本文編號：878922