本文關(guān)鍵詞：半滑行狀態(tài)游艇艇型優(yōu)化研究

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【摘要】：隨著游艇產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對游艇航行性能的要求也越來越高。研究和開發(fā)具有優(yōu)良性能的大型豪華游艇，對于建立我國游艇自有品牌、促進(jìn)游艇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。目前，，大型豪華游艇的航行狀態(tài)多處于半滑行狀態(tài)，因此，針對半滑行狀態(tài)的游艇進(jìn)行性能研究及艇型優(yōu)化具有一定的實際應(yīng)用價值。 本文的主要工作是以一艘62英尺的半滑行狀態(tài)豪華游艇為研究對象，尋求一種基于CFD技術(shù)的阻力預(yù)報方法，并對艇型進(jìn)行優(yōu)化。 首先，采用CFD商用計算軟件FLUENT的前處理軟件Gambit建立實艇三維模型，并應(yīng)用FLUENT，選取湍流模型RNG k-模型，結(jié)合VOF模型求解RANS方程，對不同航速下游艇在靜水中的直航運動進(jìn)行了阻力數(shù)值模擬計算，再將模擬結(jié)果與修正的SIT法和回歸公式法的阻力計算結(jié)果進(jìn)行了對比分析，以驗證本文數(shù)值模擬方法的可靠性。同時，還對半滑行艇航行時的周圍流場、艇底壓力以及尾流情況進(jìn)行了探討和分析。 其次，對影響半滑行狀態(tài)游艇阻力性能的主要因素進(jìn)行了探討和分析，并以改善半滑行狀態(tài)游艇的阻力性能為目的，應(yīng)用經(jīng)驗公式結(jié)合數(shù)值模擬的方法，對游艇主尺度不變，僅改變橫向斜升角、重心縱向位置和折角線形狀所形成的六個船型方案進(jìn)行了游艇總阻力計算，同時，對各個船型方案的阻力變化和航行尾流情況進(jìn)行了比較和分析，得出了阻力性能優(yōu)良的艇型。 最后，本文采用修正的SIT法建立了船型優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用罰函數(shù)法進(jìn)行了優(yōu)化計算，通過MATLAB編寫阻力計算程序，尋求具有良好阻力性能的最佳艇型。
【關(guān)鍵詞】：半滑行游艇 數(shù)值模擬 阻力性能 艇型優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U674.91
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 半滑行狀態(tài)游艇綜述11-13
• 1.2.1 半滑行狀態(tài)游艇發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 半滑行狀態(tài)游艇的主要特點12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 半滑行艇阻力性能研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 半滑行艇艇型優(yōu)化研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 研究方法及研究內(nèi)容17-19
• 第二章 半滑行狀態(tài)游艇阻力計算基本理論與方法19-37
• 2.1 半滑行艇航行過程中的阻力分析19-20
• 2.2 滑行平板流體動力分析20-23
• 2.3 半滑行艇阻力計算半理論半經(jīng)驗方法23-28
• 2.3.1 修正 SIT 法23-27
• 2.3.2 查潔法27-28
• 2.4 回歸公式法28-30
• 2.5 數(shù)值模擬方法30-35
• 2.5.1 基本控制方程30-33
• 2.5.2 離散化基本方法33-34
• 2.5.3 自由液面模擬方法34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 第三章 半滑行游艇阻力數(shù)值模擬計算37-59
• 3.1 研究對象37-38
• 3.2 數(shù)值模擬計算38-50
• 3.2.1 模型的建立38-39
• 3.2.2 計算狀態(tài)的選取39-41
• 3.2.3 計算域的選取41-42
• 3.2.4 網(wǎng)格的劃分42
• 3.2.5 設(shè)置邊界條件42-43
• 3.2.6 FLUENT 中的參數(shù)設(shè)置及模型選擇43-45
• 3.2.7 數(shù)值模擬計算結(jié)果分析45-50
• 3.3 方法對比研究及模型可靠性分析50-57
• 3.3.1 采用修正的 SIT 法估算總阻力50-53
• 3.3.2 采用回歸公式法估算總阻力53-56
• 3.3.3 數(shù)值模擬方法對比與驗證56-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 第四章 游艇阻力的影響因素分析及其優(yōu)化59-74
• 4.1 橫向斜升角和重心縱向位置對游艇阻力影響分析59-69
• 4.1.1 橫向斜升角變化對阻力性能的影響59-61
• 4.1.2 重心縱向位置對阻力的影響61-63
• 4.1.3 艇型優(yōu)化及數(shù)值模擬分析63-68
• 4.1.4 分析與結(jié)論68-69
• 4.2 折角線形狀對游艇阻力的影響分析69-73
• 4.2.1 原艇及優(yōu)化艇折角線參數(shù)選擇69-73
• 4.2.2 折角線對游艇阻力的影響分析及優(yōu)化結(jié)果73
• 4.3 本章小結(jié)73-74
• 第五章 基于罰函數(shù)的艇型優(yōu)化74-85
• 5.1 艇型優(yōu)化方法74-78
• 5.1.1 優(yōu)化方法74-75
• 5.1.2 罰函數(shù)法基本原理75-78
• 5.2 優(yōu)化模型78-84
• 5.2.1 目標(biāo)函數(shù)78-79
• 5.2.2 設(shè)計變量79-80
• 5.2.3 約束條件80-82
• 5.2.4 MATLAB 編程及優(yōu)化結(jié)果82-84
• 5.3 本章小結(jié)84-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 總結(jié)85-86
• 6.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 攻讀碩士期間取得的研究成果93-94
• 致謝94-95
• 附件95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：917068