翼滑艇艇型设计及瞬态水动力特性研究

摘要

近年来，世界各国对高速船艇的研究极为重视。高速船艇的发展围绕着不断提高航速、改善航行性能而派生出多种高速船。翼滑艇是滑行艇和水翼艇结合的产物，其航行状态也可以看成水翼艇和滑行艇的结合。将滑行艇的滑行面和水翼艇的水翼相结合，能快速的使船体抬升，更有效的减小阻力，更快的进入滑行状态，并且具备更好的稳性。随着翼滑艇航速的不断增加，船体周围流体的压力场会发生急剧变化，使船体周围的压力具有足够大的铅垂方向上的分量，来支撑部分甚至全部船重，减少船体与水的接触面积，以此来降低高速时的阻力。本文研究工作及分析如下：
　　（1）根据相关文献资料，参照母型船主尺度，利用Maxsurf软件设计出了三种翼滑艇艇体：M型，H型和燕尾型，然后导入到CATIA软件，在艇体艏部添加水翼，完成了三种翼滑艇的模型建立。
　　（2）选取11.8米的滑行艇作为母型船，按缩尺比1:10进行了缩放，利用FINE/Marine商用软件对滑行艇在不同航速下的水动力特性进行了数值模拟，将阻力计算结果与已有试验值进行比较，验证了商业软件 FINE/Marine模拟高速变排水量船舶的准确性。
　　（3）利用FINE/Marine软件对翼滑艇瞬态水动力特性和运动响应进行数值研究。对翼滑艇艇型为M型、H型和燕尾型，航速分别为8m/s、10m/s和12m/s共9个工况进行了数值计算。分析了不同艇型的升沉变化、纵摇变化，瞬态流场变化和船底表面动压力分布；分析了不同艇型在不同航速下的升阻力和阻升比、静排水量与升力比；分析了不同航速下的阻力与静排水量比。得出：M型翼滑艇在10m/s时的航行状态优于8m/s和12m/s；H型翼滑艇在12m/s时的航行状态优于10m/s和8m/s；燕尾型翼滑艇在12m/s时的航行状态优于8m/s和10m/s。
　　（4）将三种翼滑艇在同一航行速度下进行了迎浪航行数值模拟，通过不同艇型翼滑艇在波浪的情况下的垂荡速度变化、升沉量变化、纵摇角速度变化、纵倾角变化的模拟结果，结合不同艇型的升阻力对比，得出 H型翼滑艇在耐波性方面要优于 M型和燕尾型。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

第2章 CFD基本理论与数值方法

2.1 计算流体动力学简介

2.2 数值计算方法

2.3 数值模拟方法

2.4 FINE/Marine简述

2.5 本章小结

第3章 翼滑艇艇型设计

3.1 引言

3.2 母型船建模

3.3 翼滑艇的艇型设计及其建模

3.4 水翼的选取及其建模

3.5 翼滑艇建模

3.6 本章小结

第4章 基于FINE/Marine的滑行艇阻力仿真研究

4.1 引言

4.2 船舶阻力的分类

4.3 船舶阻力研究方法

4.4 计算模型

4.5 阻力值对比分析

4.6 本章小结

第5章 翼滑艇瞬态水动力特性及运动响应研究

5.1 引言

5.2 网格划分及其计算工况设定

5.3 M型翼滑艇数值模拟与计算分析

5.4 H型翼滑艇的数值模拟与计算分析

5.5 燕尾型翼滑艇数值模拟与计算分析

5.6 不同艇型翼滑艇升阻力性能对比分析

5.7 本章小结

第6章 不同艇型三维翼滑艇模型在波浪中的数值模拟

6.1 引言

6.2 不同艇型的翼滑艇迎浪航行的数值模拟

6.3 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 论文的工作总结

7.2 论文的研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文和取得的科研成果

致谢