舰载机着舰过程数值模拟

摘要

舰载机承担航母系统主要的作战任务，其安全且可靠的工作是航空母舰正常执行任务的重要内容，舰载机的着舰问题显得尤为突出。舰载机着舰环境恶劣，限制条件较多，具有十分严峻的挑战。
　　本文使用FLUENT做为计算工具，完成了关于舰载机着舰过程的空气流场数值模拟，主要有如下工作:
　　本文基于对舰船尾流场复杂情况的分析，包括其主要形成因素和复杂的特点。随之开展了本文计算模型核动力航空母舰(CVN)甲板空气流场的数值模拟研究，结合现有文献与模拟结果，分析了尾流中复杂的非定常变化。同其它文献一样发现舰艏分离涡、舰岛脱落涡以及船体边缘的洗流和船体尾部的洗流汇聚于尾部空气流场中。接着，着重关注了着舰平面及着舰路径上尾流的非定常变化，通过理想着舰点及尾部监测点，发现速度周期变化的特性。并且，沿着舰路径上的速度呈现出同观测现象一致的“雄鸡尾”气流特性。
　　然后，基于对舰载机着舰任务的分析，建立了飞机着舰模拟的完整模型，包括本文所研究的F18舰载机与CVN航母几何模型以及确定任务的边界条件，进行了飞机着舰过程中流场的数值计算分析。分析了着舰过程流场速度分布情况，重点分析了飞机进舰处于拦阻区时机舰耦合流场的分布情况。通过对模拟初始和结束时刻以及整个着舰过程中，飞机受力情况的分析，发现飞机在非定常流中受力随时间周期变化，同前文舰船尾流速度周期变化保持一致，并且飞机进舰出入拦阻区，在机舰耦合流场中受力明显增加，同相似文献一样存在地面效应的贡献。最后，开展了数值模拟结果计算误差分析。由于研究内容的特点，缺少相关研究资料数据，本文主要对网格收敛性研究，以进行计算验证。
　　对固定翼舰载机着舰公开的资料有限，本文研究成果对于该方向的研究以及实际工程应用都有一定现实意义。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1论文的研究背景、目的及意义

1．1．1论文研究背景

1．1．2课题研究目的和意义

1．2国内外研究现状

1．2．1舰船尾流场研究现状

1．2．2机／舰耦合流场研究现状

1．2．3数值模拟可信度研究现状

1．3研究现状的思考

1．4论文的主要研究内容

第2章着舰过程数值模拟基本理论与研究方法

2．1引言

2．1．1舰船尾流

2．1．2舰载机着舰

2．2基本理论

2．2．1流体力学控制方程

2．2．2控制方程的离散

2．2．3湍流模型

2．2．4确立边界条件和给定求解控制参数

2．3本章小结

第3章舰船尾流场数值模拟研究

3．1引言

3．2尾流场仿真计算

3．2．1建立计算几何模型

3．2．2网格划分

3．2．3条件参数

3．3尾流场计算结果分析

3．3．1航母甲板流场

3．3．2着舰区域流场

3．4本章小结

第4章舰载机着舰过程的数值计算

4．1引言

4．2仿真计算

4．2．1建立计算几何模型

4．2．2生成网格及Fluent计算边界条件的设定

4．3仿真结果及分析

4．3．1飞机着舰过程流场分布

4．3．2飞机着舰拦阻区流场分析

4．4网格收敛分析

4．5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢