高速拖曳水面搭载平台的拖曳能力预报

摘要

拖曳式多参数剖面测量系统也叫水下拖曳系统，它在海洋研究、海洋监测与海洋环境与海洋资源调查以及国防建设中都有着广泛的用途。现如今的拖曳系统主要是航速较低的拖曳系统，或者是系泊拖曳状态下的拖曳系统。对于高速拖曳来说，当今最为常见的高速拖曳技术最早是由美国提出的OASIS系统，该系统实质上是直升机拖曳式系统，其搭载平台是MH-60S直升机，也并未达到真正意义上的水面高速拖曳。现拟以滑行艇为高速拖曳水面搭载平台，欲填补高速拖曳系统在水面搭载平台这一方面的空缺。水面拖曳高速搭载平台，在续航力，操纵性，载重量上，明显优于轻型直升机，并且由于观察点距离测量点较比直升机更近，在监控和数据采集上也具有明显优势。衡量高速拖曳水面搭载平台最重要的指标是其拖曳能力，本论文拟以滑行艇作为高速拖曳水面搭载并对高速拖曳水面搭载平台的拖曳能力进行分析、预报。
　　本文首先对国内外不同拖曳系统文献进行查阅，在美国OASIS系统的基础上提出拟采用滑行艇作为水面高速拖曳搭载平台的方案并指出对高速拖曳水面搭载平台拖曳能力预报的实际意义。其次运用CFD技术对非拖曳状态下船体绕流场的数值模拟，对滑行艇的阻力进行预报并绘制了速度云图、压力云图和自由液面图进行流场的细节捕捉。接下来运用CFD技术对拖曳状态下的船体、拖体总阻力进行预报，并单独运用数值计算方法对拖缆的阻力进行预报，并绘制了速度云图、压力云图和自由液面图进行流场的细节捕捉。最后通过船模试验的方法分别对无艉部拖曳力滑行艇的阻力以及带艉部拖曳力的阻力进行预报，将不带艉部拖曳力船模试验和带艉部拖曳力的船模试验分别与非拖曳状态和拖曳状态下的数值计算结果进行对比和误差分析。利用有艉部拖曳力的船模试验的结果和拖曳状态下的CFD数值计算结果两种方法对高速拖曳水面搭载平台的拖曳能力进行预报并做误差分析。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 滑行艇阻力研究现状

1.3 拖曳系统简介及研究现状

1.4 CFD发展现状

1.5 研究中所采用的软件

1.6 论文的主要工作

第2章 基础理论

2.1流体力学基本方程

2.2 拖缆运动的数学模型理论

2.3 湍流模型理论

2.4 自由液面理论

2.5 本章小结

第3章 非拖曳状态下船体绕流场数值模拟

3.1 几何建模的建立及网格划分

3.2 边界条件的设置

3.3 CFD计算结果

3.4 本章小结

第4章 拖曳状态下数值模拟

4.1 拖缆阻力的数值计算

4.2 滑行艇和拖体系统的几何建模及网格划分

4.3 边界条件的设置

4.4 CFD计算结果

4.5 本章小结

第5章 高速拖曳水面搭载平台的船模试验

5.1 试验目的和方案

5.2 试验设备及船模简介

5.3 船模试验过程

5.4 船模试验结果

5.5 船模静水阻力实船换算

5.6船模试验与CFD数值计算结果对比分析

5.7 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