基于CFD的倒V型槽道滑行艇阻力性能研究

摘要

滑行艇具有尺度小，航速高，结构简单，制造和维护成本低等特点，在军事和民用领域都得到了广泛的应用。但单体滑行艇存在高航速阻力值增加迅速和耐波性较差的问题，双体滑行艇存在艇体兴波严重等问题。针对以上问题，本文提出了一种全新的艇型——倒V型槽道滑行艇。在外形上，具有非对称的片体结构、向内斜升的底部滑行面及圆弧形槽道结构；在水动力性能上，具有良好的阻力性能、耐波性能，较小的艇体兴波。本文采用基于有限体积法（FVM）的商业CFD软件Star-ccm+，对倒V型槽道滑行艇的水动力特性进行了初步的理论研究。
　　首先，建立了数值船池模型，提出了适合高速槽道型滑行艇的计算方案，并讨论了船体表面网格尺寸、近壁面网格划分对计算精度的影响。通过计算值与实验值的对比，验证了本文采用的CFD计算方案具有良好的计算精度和可靠性。
　　其次，介绍了倒V型槽道滑行艇的艇型结构和工作原理，并利用CFD技术分析了其水动力特性。通过与普通双体滑行艇，单体滑行艇在阻力、艇体航行姿态、艇体兴波、艇底压力分布等方面的对比，分析了三种艇型在水动力方面的异同，说明了倒V型槽道滑行艇在阻力性能上的优势。
　　随后，通过对槽道内流场信息的分析，阐述了槽道的水动力作用机理，之后通过改变槽道半径、宽度以及高度等几何参数，研究了槽道的各几何参数对倒V型槽道滑行艇阻力性能的影响。
　　最后，依据断级的减阻机理提出了适合本船型的断级设置方案,并同无断级倒 V型槽道滑行艇进行了对比计算，验证了断级减阻的有效性，探讨了设置断级后的水动力特性的差异。

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第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.2槽道型滑行艇的研究现状

1.3 滑行艇CFD技术研究现状

1.4 论文的主要研究内容

第2章 CFD计算方案的提出与验证

2.1 CFD有效性验证模型选择

2.2某滑行艇阻力试验

2.3 CFD数值模拟方案

2.4 CFD计算方案精度验证

2.5本章小结

第3章 倒V型槽道滑行艇的水动力特性

3.1倒V型槽道滑行艇艇型介绍

3.2倒V型槽道滑行艇的工作原理

3.3倒V型槽道滑行艇的水动力特性

3.4 倒V型槽道滑行艇与单体滑行艇的对比

3.5倒V型槽道滑行艇与普通双体滑行艇对比

3.6本章小结

第4章 槽道参数对倒V型槽道滑行艇阻力性能影响

4.1槽道内水气作用机理

4.2 槽道半径参数对艇体阻力性能的影响

4.3 槽道高度参数对艇体阻力性能的影响

4.4 槽道宽度参数对艇体阻力性能的影响

4.5 本章小结

第5章 断级对倒V型槽道滑行艇阻力性能影响

5.1 倒V型槽道滑行艇断级设置方案

5.2 倒V型槽道滑行艇断级的减阻机理

5.3 无断级与有断级倒V型槽道艇阻力性能比较

5.4 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