双体滑行艇水动力性能优化设计及预报

摘要

双体滑行艇由于其独特的船体结构以及与单体滑行艇不同的槽道减阻效应,得到了航运界的青睐,然而,长期以来其船型的优化设计与水动力性能的预报都是立足于模型实验以及由模型实验总结的经验公式,而通过数值预报方法优化船型并预报其水动力性能一直都存在较大的困难。近年来,随着高性能计算机硬件的迅猛发展和一些较成熟的CFD商业软件在船舶工业上的广泛应用,各种预报船舶水动力性能的CFD方法开始在船舶性能的研究中逐步发挥作用,使其逐渐成为船舶水动力性能试验研究的一种辅助手段。本文基于CFD技术,对某双体滑行艇的水动力性能进行了优化设计和预报。
　　首先,研究了基于单自由度动网格技术和普通排水式船舶数值模拟的两种三维滑行艇水动力性能的数值预报方法,并分别预报了某滑行艇在高速航行时的水动力性能,计算结果与试验结果的对比分析表明,基于单自由度动网格技术的方法能更好地模拟滑行艇的阻力性能。
　　其次,参考相关文献资料,采用CAD、GAMBIT以及CATIA软件设计出某双体滑行艇的三维模型。采用Savitsky公式和姆雷公式分别对艇体进行航行姿态估算,采用基于单自由度动网格技术的方法对该双体滑行艇水动力性能进行数值计算,将计算得到的阻力曲线与某文献中的阻力曲线进行定性对比分析,发现基于Savitsky公式估算航行姿态所得到的阻力随航速的变化趋势与文献值一致。该结果表明,将Savitsky公式估算航行姿态与基于单自由度动网格技术的数值计算方法相结合,是一种可行的双体滑行艇阻力性能预报方法,这为双体滑行艇的艇型优化研究提供了一种可行数值研究方法。
　　最后,论文对双体滑行艇的船型进行优化设计,分别研究了槽道相对宽度、槽道相对高度、槽顶斜升角、片体折角线相对宽度、片体斜升角、重心纵向位置、横剖面形状以及槽道嵌入形式等关键船型参数对其水动力性能的影响,得到了一些有益的结论,为双体滑行艇的艇型优化设计与阻力预报工作提供了一定的参考。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2双体滑行艇国内外研究进展和现状

1.3论文研究方法

1.4 CFD软件FLUENT简介

1.5 论文主要研究内容

第2章 三维滑行艇水动力的预报方法探讨

2.1 模型的建立

2.2 排水式船舶数值模拟的方法

2.3 基于单自由度的动网格技术的方法

2.4 两种方法对应的水动力计算结果比较

2.5 本章小结

第3章 双体滑行艇水动力计算与方法验证

3.1 双体滑行艇模型的建立

3.2 航行姿态估算方法

3.3 水动力数值计算

3.4 计算结果分析

3.5本章小结

第4章 双体滑行艇主要艇型参数对水动力的影响

4.1 双体滑行艇母型艇体以及航行姿态的确定

4.2槽道相对宽度

4.3槽道相对高度

4.4槽顶斜升角

4.5重心纵向位置

4.6片体折角线

4.7片体斜升角

4.8 本章小结

第5章 双体滑行艇艇型优化设计

5.1 双体滑行艇主尺度及主要优化参数的确定

5.2横剖面形状对水动力性能的影响

5.3槽道嵌入形式对阻力性能的影响

5.4双体滑行艇艇型优化

5.5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