基于水动力分析的高速滑行艇阻力估算

针对滑行艇高速航行的运动特性进行其动态阻力的估算研究。首先通过分析滑行艇在高速航行时艇体受到的各种水动力，建立其六自由度操纵性数学模型，并利用四阶龙格一库塔法解算滑行艇的运动姿态。然后计算滑行艇高速航行时的动态阻力，所得结果与船模试验数据吻合较好，并对各种滑行阶段的运动特性进行分析，结果表明基于水动力分析的阻力估算方法具有较强的工程实用性。     

高速滑行艇静水中纵向运动尾流特性的数值分析

基于计算流体力学软件FINE/MARINE,利用其六自由度运动响应模块,开展了三维滑行艇模型在静水中航行纵向三自由度运动响应的实时数值预报.完成了航速v=2~15 m/s共计14种工况下滑行艇水动力特性、运动响应特性与航速之间的关系,与试验数据对比,二者吻合良好,并给出了对应的变化规律.定量分析了滑行艇尾压力兴波的凯尔文角、船尾空穴的长度和深度、流体与艇尾分离点与航速的关系.为滑行艇运动响应的实时数值预报和尾流场的分析提供了一种有效的方法.     

高速滑行艇喷溅特性研究方法

为了研究高速滑行艇喷溅特性,基于商业CFD软件FINE/MARINE开展了三维滑行艇模型三自由度运动性能的实时数值预报,完成了航速V=2～7 m/s,重心距离艇尾38.1%L、35.1%L共计12种工况下滑行艇的水动力特性、运动性能与航速之间关系的计算,并与试验数据进行了对比,二者吻合良好。将艇体表面的流体特征信息(速度场、压力场和水气体积分数等)导入自编的后处理程序,对艇体节点空间坐标重新生成非结构网格,给定喷溅的判断条件,自动识别和处理艇体喷溅区形状及喷溅阻力构成,论文提出的喷溅处理方法为揭示高速滑行艇喷溅流动内部机理及防飞溅结构形式设计奠定了基础。     

滑行艇在规则波中的数值模拟

针对波浪中滑行艇水动力性能预报的不足,提出了一种基于六自由度运动模型的滑行艇水动力性能预报方法,实现其在波浪中自由运动的水动力性能预报。首先根据水波理论利用CFD技术完成了三维数值水池的造波和消波,然后以某型滑行艇为模型,将六自由度方程赋予滑行艇,实现了其在迎浪匀速航行时随波浪的自由运动,最后通过Fluent数值计算得到了其在波浪中自由运动时的阻力、升力、升沉位移、纵倾角以及兴波等流场参数。计算结果表明:利用该方法获得的某型滑行艇的流场参数较真实地反映了滑行艇在波浪中的姿态,为滑行艇耐波性实验提供了一定的理论依据。     

槽道滑行艇快速性数值仿真

滑行艇在滑行状态的航行往往伴随着浸湿面积及纵倾角的变化,导致其快速性性能难以评估.为此,本文基于全结构化动态重叠网格求解运动姿态,引入六自由度模块,采用Level-Set水平集方法求解自由液面,对某型槽道滑行艇进行快速性数值仿真.最终,得到了滑行艇在各个航速下对应的阻力、纵倾角、自由液面波形、中纵剖面气液分布以及船底压...     

滑行艇升沉纵摇运动的二维数值预报

基于CFD软件对滑行艇二维简化模型在均匀来流中的运动响应进行数值分析。根据滑行艇的流体动力数值计算结果实时求解滑行艇的运动响应特性,对4种不同傅汝德数下滑行艇的纵摇与垂荡耦合运动特性进行研究,得到艇体升沉幅值、纵摇角随时间的变化特性,以及阻力、升力和力矩随傅汝德数的变化规律,并分析了艇体达到稳定状态所需时间和滑行过程中艇底动压力的变化特性。研究表明:傅汝德数1.5时达到稳定滑行状态的时间仅为80 s;除了在傅汝德数2.0时发生严重振荡,其余3种情况下滑行艇均能够趋于一种"动平衡"状态。     

滑行艇的垂向面动力特性预报与实测的对比

高速滑行艇的设计对造船工程师提出了特殊挑战。与这类艇型的功率和动力特性有关的运行难点，已有文献资料过广泛报道。滑行艇与排水型船不同，其动力特性及动力特性通常不适用于线性分析，高航速，小纵倾向以及浅吃水产生明显的非线性。滑行的水动力学解析研究最早始于1930年，当时Karman与Wagner对水上飞机降落问题进行了研究。此后，对滑行艇静水稳态特性的研究付出很大的努力。相反，对滑行动态特性却很少加以关注。为了实证一种称之谓POWERSEA的时域滑行模拟器作为预报手段的有效性，做了一定努力。其程序依据的是Martin和Zamick提出的理论。实尺度试验是用一艘25ft,6400lb的艇在佛罗里达州巴拿马城的海军海岸系统站进行的，艇上配备2台三轴加速度计和1台Watson惯量测试设备，在静水和穿越一艘艇的尾流中进行了测试，测试参数包括速度，纵荡和垂荡加速度，纵摇速率和波浪侧形随时间变化的历程，将艇的几何形状和速度以及滤浪侧形图输入至POWERSEA模拟器中，然后将试验数据与合成的动力特性预报进行对比。     

气层对滑行艇推进性能影响的试验研究

在中国船舶科学研究中心拖曳水池中，通过滑行艇模型自航试验，研究了艇底气层对滑行艇推进性能的影响，结果表明：气层对采用水螺旋浆推进的滑行艇推进性能的影响不大。由于气层影响，当滑行艇处于过渡状态时，推进效率略有增大；当滑行艇处于滑行状态时，推进效率略有减少。在饱和气流量时，阻力及主机功率最大减幅可达20％。     

滑行艇阻力近似计算方法对比研究

结合滑行艇阻力理论的研究动态,采用查洁法和SIT法对美国滑行艇系列62中4667-1的阻力、浸湿面积、平均浸湿长度以及纵倾角进行研究,得到这两种方法的精度及适用范围。同时,还指出查洁法及SIT法能满足滑行艇起滑阶段的阻力预报,并编制了滑行艇阻力理论预报程序和软件界面,以为滑行艇初步设计阶段方案优选提供有力的工具。     

重心纵向位置对滑行艇阻力性能的影响研究（英文）

高速滑行艇姿态和阻力的准确预测对于提高船舶水动力性能具有重要意义。为了研究重心纵向位置对滑行艇阻力和水动力性能的影响，验证CFD方法的适用性，本文采用动态重叠网格方法进行CFD数值模拟，采用有限体积法求解湍流模型为SST k-ω的雷诺平均方程，水气两相流的自由界面采用VOF方法捕获，给出并分析了不同速度下三个不同重心纵向位置的结果比较。不同重心纵向位置情况下的数值结果比较表明：下沉和纵倾角随XCG的减小而增加，同时导致润湿面积减少；当重心纵向位置向后移动时，水动升力使滑行艇更容易进入滑行状态。     

气层作用下几何相似滑行艇的阻力换算方法研究

通过对有气层时滑行艇总阻力的量纲分析．指出艇型一定的滑行艇气层减阻率为容积傅氏数、无量纲气流量系数、气穴面积分布率以及雷诺数的函数，并可简化为气穴面积分布率与无气层时摩擦阻力与总阻力之比的乘积。提出了几何相似滑行艇之间阻力换算的“计及气穴面积分布率修正的二因次阻力换算法”，通过对两条尺度不同、几何相似的滑行艇模型试验，验证了该方法的可靠性。     

滑行艇埋首现象研究——发生埋首的衡准

阐明了滑行艇产生埋首现象的原因。首先，利用模型试验证实滑行艇在静水以及波浪中会产生埋首现象。试验结果表明了出现埋首现象时滑行艇船体与水面的相对位置。然后，通过约束模型拖曳试验进行大范围的航行姿态测量，其中包括发生埋首现象的姿态测量，获得作用于模型上的恢复力，并对其特性进行研究。研究表明，恢复力对埋首的产生有重要的作用。因此，提出了用恢复力表示的发生埋首现象的衡准，同时还进一步提出了发生埋首现象的诊断方法。     

高速滑行艇的阻流板设计和流体力学分析

高速滑行艇在军事侦察等领域有非常重要的应用,本文重点针对高速滑行艇的流体动力学特性进行系统研究。阻流板是高速滑行艇进行流体力学调节的关键结构。本文基于计算流体力学CFD,结合有限元分析软件Fluent,对高速滑行艇和阻流板进行有限元建模、边界条件定义以及流体力学计算,对于改善高速滑行艇的设计水平有重要意义。     

迎浪规则波中高速滑行艇运动响应数值预报与分析

为准确计算滑行艇在波浪中的水动力性能,基于粘性理论,采用随体网格技术、耦合求解运动方程,完成了滑行艇在迎浪规则波中运动响应的数值预报.对滑行艇运动响应结果采用时域和频域方法分析,给出了入射波的周期与滑行艇固有频率对滑行艇运动响应的影响分析结果,对数值计算值与模型试验值进行比较.结果表明,数值计算方法可以准确且高效预报滑行艇在波浪中高速航行时的运动姿态及水动力特性,为滑行艇设计提供指导和参考依据.     

水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇纵向运动预报

为了探究水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇的运动响应,本文基于喷水推进滑行艇的高速运动原理,建立了水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇非线性纵向运动数学模型。分析了在水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇滑行过程中的受力特性,确定了艇体受到的重力、浮力、动升力、水翼的升阻力及力矩等。提出了可控水翼对滑行艇运动过程中的升沉量和纵倾角的控制策略。完成了0~8级线性风、周期风、随机风作用下水翼变攻角和水翼变攻角+纵向运动对滑行艇运动升沉量和纵倾角控制结果分析。结果表明,当主机输出功率一定时,水翼变攻角可以控制滑行艇的升沉量,弱化纵倾角幅度,而水翼变攻角+纵向运动可以同时控制滑行艇的升沉量和纵倾角。本文为水气双重介质共同作用下可控水翼对滑行艇纵向运动预报提供了有效的研究方法。     

断级在倒V型槽道滑行艇上的应用研究

根据断级减阻工作原理,提出了适合倒V型槽道滑行艇特点的断级设置方案。该方法在分析艇型特点基础上利用CFD技术研究了断级设置前后滑行艇水动力特性的差异。结果显示:断级设计方案在傅汝德数Fr▽=5. 83时减阻效果为10%,且对艇体的航行姿态影响较小,因而高速快艇采用断级有利于提高滑行效率、降低阻力。     

滑行艇喷溅阻力特性模型试验研究

通过开展棱柱型滑行艇喷溅阻力的模型试验研究,提出了一种滑行艇喷溅阻力的计算分析方法.试验选取4组不同初始纵倾角τ=1.5°,2.2°,3.0°,5.0°,每个纵倾角对应2个吃水,分别为:τ=1.5°时吃水dA=37.3,27.3 mm;τ=2.2°时dA=58.0,38.0 mm;τ=3.0°时dA=58.0,48.0 mm;τ=5.0°时dA=73.0,53.0 mm.每个吃水下的航速分别为1,2,3,4,5 m/s共计40种工况.通过在艇底布置压力传感器测量航行过程中受到的水动压力,同时采用高速摄像机拍摄的视频捕捉航行过程中的喷溅区域和滑行面,开展滑行面压力传感器数据的处理分析,确定了滑行艇滑行面的阻力特性,在此基础上采用间接法完成了滑行艇喷溅阻力的分析计算.结果表明:高速滑行状态下,滑行艇的喷溅阻力约占总阻力的22%~35%.     

囊型围裙底部变压区对成形影响的探讨

一、前言气垫船尾部围裙的性能对快速性、耐波性、稳性等有直接的影响。侧壁艇尾部较多采用滑行囊;全垫升艇亦常选用双层或多层滑行囊,后者若为大变形柔度的设计则易获得良好的低阻特性。关于囊型尾裙的静态成形分析,苏联的等早在1974年就提出了初步计     

基于Fluent的无人滑行艇水动力特性研究

面对日益激烈的海上军事竞争,提高我国海军装备的技术水平有助于增强我国的海上作战能力,巩固我国海洋大国的地位。近年来,智能化和信息化技术被越来越多的应用到海上军事设备中,其中,无人滑行艇作为海上军事侦察的前沿设备成为了研究热点。本文以水面无人滑行艇为研究对象,基于Fluent水动力特性分析平台,研究了无人滑行艇的水动力特性,并进行数值模拟与仿真分析。本研究对改善水面无人滑行艇的流体动力学设计水平有一定指导意义。     

单、双体滑行艇的区别及双体滑行艇的适用范围研究

本文根据国内外高性能单、双体滑行艇模型及实艇试验结果,归纳了单体与双体滑行艇的区别、特点及运动特性,列举了国内外双体滑行艇和优秀无断级快艇的比较结果及双体滑行艇船型的适用范围。