直壁滑道式滑行艇阻力性能数值模拟分析

摘要

滑行艇是依靠航行时艇体产生的流体动压力支托大部分艇体重量的高速艇，外形较排水型艇短而宽，底部较平坦。若底和舷交接处呈尖角，形成尖舭，亦叫尖舭艇。目前，对于滑行艇的水动力性能预报相对复杂，常用船模试验方法。但是船模试验由于模型小、航速高、试验条件较为苛刻局限性强。用数值模拟方法，能科学模拟计算高速艇航行情况，经济投入小、重复性好、克服了船模试验的某些局限性。随着计算流体力学CFD的发展和完善，利用数值仿真对船舶阻力进行分析和预报备受青睐。
　　本文对美国62系列滑行艇的艇体线型及相关阻力性能作了分析，在此基础上，选取长宽比为4.09的4667-1号滑行艇船模试验模型为研究对象，利用Gambit软件对船型进行型线建模，并基于CFD仿真理论，利用 Finemarine仿真软件对建立的4667-1号滑行艇模型进行在不同航速下的数值仿真，将仿真结果与该模型的船模试验阻力值进行比较，用以验证该方法的可靠性，说明计算域的选择、网格的划分和计算参数的设置适合该艇型的数值仿真。后以该船型为母型船，派生出新的船型，直壁滑道式及普通双体滑行艇。然后应用同样的方法对派生出的直壁滑道式及普通双体型滑行艇模型进行阻力数值仿真，得到各个模型在不同工况下的仿真结果。为了更清楚的看出各个船型之间阻力仿真的区别，本文设置了各个模型之间的对比，更清楚的分析了各船型仿真结果以及阻力性能差别的原因。
　　通过对4667-1模型的阻力仿真值对比试验值，验证了此方法的可靠性较高，误差小。并对62系列滑行艇模型和直壁滑道式滑行艇及普通滑行艇的总阻力仿真结果进行了对比分析，通过对不同模型阻力仿真结果对比得到直壁滑道式滑行艇在航速较高时通过连接体获得艇体内侧兴波和飞沫及空气形成的高速流给于的升力从而减小阻力效果明显，并且改变滑道的高度会对直壁滑道式滑行艇的阻力性能产生影响。最后根据傅汝德假定，得到直壁滑道式滑行艇每种工况下的剩余阻力系数，为直壁滑道式滑行艇的阻力估算提供较为快捷的途径。

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第1章 绪论

1.1本课题的研究现状

1.2 选题的意义与实用价值

1.3 论文的主要研究内容

第2章 船舶阻力及FineMarine软件介绍

2.1 船舶阻力基本概念

2.2 船舶阻力研究方法

2.3 CFD软件Finemarine 的介绍

2.4 本章小结

第3章 船型论证和模型的建立及网格划分

3.1 船型分析

3.2 CFD阻力仿真原理

3.3 模型一（美国62系列4667-1滑行艇模型）的建立

3.4 模型一网格生成

3.5 模型二(直壁滑道式滑行艇A)模型及计算网格生成

3.6 模型三(直壁滑道式滑行艇B)模型及计算网格生成

3.7 模型四(普通双体滑行艇)模型及计算网格生成

3.8 本章小结

第4章 62系列4667-1滑行艇模型阻力性能仿真与分析

4.1 仿真模块Fine的应用

4.2 模型一的阻力仿真参数设定

4.3 模型一的阻力仿真结果及数值模拟仿真的可靠性验证

4.4 本章小结

第5章 直壁滑道式滑行艇阻力性能仿真及几种模型的对比分析

5.1 直壁滑道式及普通双体滑行艇的阻力仿真结果

5.2 不同模型仿真结果对比分析

5.3 阻力综合比较

5.4 模型三剩余阻力系数的计算

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢