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阻流板和尾压浪板对滑行艇阻力性能影响

作 者: 马超
导 师: 黄德波
学 校: 哈尔滨工程大学
专 业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: CFD 滑行艇 阻流板 尾压浪板
分类号: U661.311
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 76次
引 用: 1次
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内容摘要


对于人类来说,进入二十一世纪海洋开发逐步深入。海洋蕴含着巨大的能源,对于日渐枯竭的陆地来说,海洋的资源储量丰富,种类繁多,船舶和海洋工程显得比任何时代都更为重要。滑行艇作为一个成熟船型,在军事上和民用上都有广泛的用途,研究人员一直追求进一步优化船型,减小船舶阻力,得到更好的水动力性能。阻流板和尾压浪板这两种尾部附体能有效的改善滑行艇的水动力性能,对这两种附体进行合理的设计,可以改善船体周围的流场,提高滑行艇的快速性和操纵性。尾压浪板和阻流板的尺度相对于船体很小,采用FLUENT进行数值模拟需要一套适合于滑行艇的网格,这样才能准确地反映出安装前后滑行艇的阻力变化。因此需要对网格的划分方法进行一系列的研究,在本文中对滑行艇的网格划分进行了研究,对船体第一层网格的高度和两个网格之间的过渡进行了试验、分析。划分了几套网格并进行计算,将计算的结果与试验的进行比较,确定网格的划分方法。湍流模型是船舶CFD中的一个重要因素,在本文中先后对七种不同的湍流模型进行了研究,分析了七种湍流模型对滑行艇阻力计算的影响,并与试验数据进行了对比,得到最适合滑行艇的湍流模型,在之后的计算中都采用这种湍流模型,在不同的速度下都取得了较好的模拟结果,验证了对湍流模型研究的可靠性和研究方法的正确性。阻流板和尾压浪板的水动力机理不同,在本文中进行了介绍和研究,在阻流板的水动力原理中先对模型进行了简化,对带有阻流板的二维平板进行了初步的研究,分析阻流板的影响效果,在之后的计算中详细的对比了带有阻流板和不带有阻流板对滑行艇阻力的影响。尾压浪板的水动力机理研究起步较早,现已成熟。根据数值模拟的结果和试验数据进行对比,确定更能有效减阻的阻流板尺寸和尾压浪板尺寸,为后续研究者的研究提供参考。在整个过程中对各种情况下的滑行艇阻力进行了计算,对大量的计算结果和试验数据进行对比,证明结果和结论可信度。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 课题研究的背景与意义  10-11
  1.2 几种尾部改型方法的现状  11-13
  1.3 船舶 CFD 的发展概况及 CFD 有效性验证概述  13-16
    1.3.1 船舶 CFD 的发展概述  13-14
    1.3.2 CFD 的有效性验证概述  14-16
  1.4 论文的主要工作  16-18
第2章 粘性流场的研究方法和基本理论  18-30
  2.1 流体运动的控制方程  18-19
  2.2 几种控制方程的离散方法  19-22
    2.2.1 有限差分法(FDM)  20
    2.2.2 有限元法(FEM)  20-21
    2.2.3 有限分析法(FAM)  21
    2.2.4 有限体积法(FVM)  21-22
  2.3 湍流模型  22-26
    2.3.1 零方程模型(zero-equation model)  22-23
    2.3.2 一方程模型(one-equation model)  23
    2.3.3 两方程模型(two-equation model)  23-26
  2.4 边界条件  26-27
    2.4.1 入口边界条件  26-27
    2.4.2 出口边界条件  27
    2.4.3 对称边界条件  27
    2.4.4 壁面边界条件  27
  2.5 本章小结  27-30
第3章 计算网格的研究及湍流模型的选择  30-50
  3.1 概述  30-32
  3.2 CFD 检验和有效性验证  32-35
    3.2.1 CFD 检验  33-34
    3.2.2 CFD 的有效性验证  34-35
  3.3 网格的收敛性研究  35-36
  3.4 船体计算网格的研究  36-44
    3.4.1 滑行艇的船模参数及模型的建立  36-38
    3.4.2 船体表面网格尺度的研究  38-42
    3.4.3 计算流域网格划分  42-44
  3.5 湍流模型对滑行艇的阻力性能影响  44-48
    3.5.1 概述  44-45
    3.5.2 湍流模型对滑行艇的阻力计算结果的影响  45-48
  3.6 本章小结  48-50
第4章 阻流板和尾压浪板对滑行艇阻力的影响  50-68
  4.1 引言  50
  4.2 船模主要参数  50
  4.3 阻流板的水动力机理  50-53
  4.5 尾压浪板的水动力机理  53
  4.6 对加有阻流板和压浪板的滑行艇的计算方法  53-56
  4.7 计算结果分析比较  56-65
    4.7.1 阻流板对滑行艇阻力影响  56-61
    4.7.2 尾压浪板对滑行艇的阻力性能影响  61-65
    4.7.3 综合分析阻流板和尾压浪板对滑行艇的阻力性能影响  65
  4.8 本章小结  65-68
结论  68-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  75-76
致谢  76

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶原理 > 船舶动力学 > 船舶快速性 > 船舶阻力
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