三维流场下地效翼船巡航状态非线性κ-ε湍流气动的数值模拟

本文提出了一种可以较精确地计算地效翼船巡航状态下气动力的设计方法,应用流体力学中线性和非线性湍流理论并结合有限元法对地效翼船进行了气动性能计算,并结合实验数据对比,可以发现应用非线性湍流理论计算值较为精确.同时又将单算主翼气动性能与计算整体地效翼船数值进行对比,发现单算的主翼气动力大于整体算法的,这主要是未考虑主浮舟等附体对气动力的贡献.作为设计之初可以考虑单算主翼,但随着工作的深入一定要对地效翼船整体气动力性能进行研究,以确定巡航状态下是否提供足够的升力,这是地效翼船设计的关键.在进行整体和单体计算后又进行了不同高度下的气动力分析,分析表明随高度增大地效翼船升力明显减少,并得出适合地效翼船巡航的高度.     

某型地效翼船翼型选择分析

地效翼船(WIG)是一种融合了航空技术与船舶技术的新型高性能船舶,而机翼是产生地面效应和提供升力的主要部件,翼型的优劣直接影响地效翼船的飞行性能.根据某型地效翼船的气动布局特点建立分析模型,采用面元法对2种翼型的气动特性进行计算.对比2种翼型的特性曲线,结果表明,在同一条件下,2#翼型具有更大的升力,地效翼船的起降性能更优越,因此该型地效翼船的机翼更适合采用2#翼型.     

地效翼船爬升角导数数值分析方法

地效翼船是一种新型高性能船舶。由于地面效应的存在,其气动力随飞高呈强烈非线性变化,同时姿态的变化往往会引起飞高的变化,因此很难通过试验手段获取气动力对爬升角(或迎角)的导数。本文通过构建地效翼船的升沉强迫振动,推导出数值求解地效翼船气动力对爬升角和爬升角速度导数的理论方法,并采用CFD典型算例验证了方法的可行性和合理性,可以作为工程设计和性能估算的重要手段。     

复合材料地效翼船结构设计计算方法研究

[目的]在复合材料地效翼船的结构设计中,目前尚无相应的对其结构进行强度和稳定性评估的规范方法。选取复合材料地效翼船设计中夹芯复合材料主浮舟及机翼这2个关键部件的结构强度及稳定性计算方法开展研究。[方法]重点探讨主浮舟及机翼结构的设计载荷计算方法,以及对应夹芯板的强度衡准、整体及局部稳定性计算方法与衡准。利用建立的计算方法对复合材料地效翼船主浮舟的总纵弯曲强度、机翼结构强度以及稳定性进行算例分析。[结果]结果表明,建立的计算方法可以用于复合材料地效翼船主浮舟和机翼结构的强度及稳定性计算,算例中的复合材料地效翼船设计方案满足结构强度和稳定性要求,经受住了实船试验的考核验证。[结论]所得方法可供复合材料地效翼船结构设计计算参考。     

地效翼船自控参数的优化研究

介绍了基于地效翼船空间运动方程的自控参数优化方法.首先建立了带有自控参数的地效翼船空间运动方程;再以MATLAB为工作平台,利用其非线性多目标函数fmincon(),建立优化系统的数学模型;最后采用MATLAB/GUIDE编制了自控参数优化程序,对地效翼船自控参数进行了优化计算.结果表明:通过地效翼船自控参数的优化计算,可以达到规定的运动性能指标,不必单纯依靠气动设计来解决地效翼船的运动稳定性和操纵性问题.     

地效翼船实时视景仿真研究

介绍一种基于单台个人计算机和MATLAB软件的地效翼船实时视景仿真方法。利用基于对海浪的实时仿真计算的实时视景软件，和建立在“地效翼船＋自控系统”的数学模型基础上的地效翼船连续仿真数据计算软件，开展地效翼船在不同时间和不同飞行状态下地效翼船的实时仿真模拟演示。实时仿真演示表明：大、中型地效翼船的运动性能可以利用地效翼船实时视景仿真系统通过数字仿真手段予以展现。     

地效翼船结构设计方法的探索

本文计算了地效翼船着水时瞬间压力沿主浮舟底部的分布情况，并对地效翼船结构进行了强度计算分析，为地效翼船的设计提供了必要的数据理论基础。     

地效翼艇三维组合翼气动特性计算分析

地效翼布局和翼型选择在很大程度上决定地效翼艇的性能和效能,对地效翼艇的设计至关重要。文章根据地效翼布局和翼型的特点,采用基于升力面理论的镜像法计算三维组合地效翼和简单地效翼在地效区和超出地效区的纵向气动特性参数,分析布局型式和外形参数对地效翼气动特性的影响。得到的组合翼在地效区内外比简单地效翼具有更好的升阻特性的结果,表明组合翼布局适合于掠海高飞型地效翼艇,研究也为地效翼布局型式、外形参数选择以及吹风模型制作提供了依据。     

地效翼船总体性能设计技术

地效翼船是介于船与飞机之间的一种新船型，是近年来国际船舶发展的热点。本文系统阐述了地效翼船总体性能设计中应考虑的基本问题，提出了一套基本设计要素和相应的确定原则。本文还系统介绍了地效翼船的有关试验技术。     

地效翼船主浮舟疲劳寿命预测方法及提高主浮舟疲劳强度方法的探讨

本文应用随机疲劳损伤累积理论及断裂力学方法，对地效翼船主浮舟着水时，结构在随机砰击外载荷作用下，主浮舟主要受力区域进行疲劳强度计算，针对地效翼船典型铆接部件进行疲劳强度实验，结合计算和实验数据得出结构使用寿命。同时还分析了铆接件的实际强度只有无铆接整体强度的70％—80％左右，因此信天翁地效翼船的实际强度并不是很大，可减轻重量裕度也是不多的。     

地效翼船运动特性的数学仿真

通过对各种干扰输入信号进行数学描述,建立起基于地效翼船空间运动方程组的数学模型.再以MATLAB为工作平台,采用MATLAB/GUIDE编制地效翼船的数学仿真计算软件.最后利用该数学仿真软件对地效翼船的设计方案进行各种干扰作用下运动特性的数学仿真计算.仿真计算结果表明:地效翼船的数学仿真可以考察和评价设计方案在各种干扰作用下的稳定性和操纵性.     

基于深度强化学习的地效翼船降落纵向控制研究

为了控制地效翼船水上降落的垂向速度，降低其入水砰击载荷，提出了一种基于深度强化学习的地效翼船降落纵向控制方法。在传统DQN算法的基础上，提出了基于终止状态评价的TSE-DQN算法。针对地效翼船降落入水垂向速度与俯仰角设计了奖励函数，并通过模拟试验将TSE-DQN算法和传统DQN算法进行了对比。试验结果表明，论文所提出的TSE-DQN算法在地效翼船的降落入水垂向速度优化方面有较大提升，且具有更好的稳定性。TSE-DQN算法对地效翼船降落时垂向速度的控制具有指导意义。     

地效翼船空间运动的数学模型

从地效翼船非线性空间运动方程组出发,借助小扰动线性化理论,并假设初始运动条件为不对称运动(β0≠0,Φ0≠0),使原来的非线性项变成线性项,但仍然包含纵、横向的干扰,这样得到包含纵、横向干扰的线性空间运动方程组.再根据地效翼船的自身特点,给出地效翼船自控系统的控制方程,并对各种干扰(波浪、操纵、其它脉冲干扰输入)信号进行数学描述.最后得到地效翼船的数学模型,可以开展地效翼船的数学仿真研究和地效翼船自控参数的优化研究.     

地效翼艇纵向稳定性气动力系数研究

确定气动中心与压力中心是进行地效翼艇的整体布局以及稳定性设计的基础。通过将无地面效应的数值模拟结果与实验结果对比以验证其结果有效性后,再进行有地面效应情况下的数值模拟。数值结果显示出地面效应通过改变翼下表面的压力分布影响气动中心位置的规律。飞行速度,高度,攻角等,这些因素同时影响气动中心位置,所以气动中心位置的变化规律十分复杂。最后绘制了图表以显示变化规律,并为以后设计提供设计依据。     

地效翼船起降稳定性研究

地效翼船的起降过程是水动力和气动力相互耦合作用的过程.文章对地效翼船起降过程的特点进行分析,提出了适用此种情况的运动方程,将起降过程的空间运动分解为孤立的纵向运动与横侧运动.使用小扰动线性化分析方法分别研究航向稳定性和纵向稳定性,并且考虑了风、浪对它们的影响.     

一种地效翼船型线的实用设计方法

本文介绍了一种结合地效翼船特点的船型实用设计方法,该方法能够将船体外形用一组简单的数学公式完整地表示出来.采用该方法编制了地效翼船型线设计计算程序,并先后对数条地效翼船船型进行了优化设计,都取得了良好的效果.     

地效翼船商业营运及其安全规则的制定

俄罗斯军工工业正在转换机制，以往高度保密，具有世界一流水平的地效翼船技术正向世界船艇的市场开放，这一动向值得重视。任何一种船艇要投放市场，从事商业营运，８主必须符合国际海事组织的公约、规则和有关规范的规定，制定地效翼船有关规约的条件已逐渐趋于成就。     

飞向未来战场的两枚攻击平台——地效飞行器

另辟蹊径 它是“会飞的船” 地效飞行器,也称作飞翼船、地效翼艇,它利用地(水)面效应和动力增升原理,在地效区里飞行,使升阻比增加,气动效率大大提高,是介于飞机、舰船和气垫船之间的一种新型高速飞行器。 地(水)面效应简称“地效”。当飞行器在接近地(水)以及在起飞和着陆(水)过程中,由于地(水)面与机翼下空气相互作用,在机翼下方产生气垫,环绕在机翼四周的气流发生改变,使飞行器升力增加,阻力减小,导致升阻比(升力与阻力之比)增大。 飞行器在贴近地(水)飞行时,在一定的高度范围内,存在着一个地效区。地面效应与机翼的展弦比(机翼长度与机翼的宽度之比)有关。一般认为,地效区存在于从地(水)面至翼展的1/2高度范围内,地面效应存在范围的高度最大不超过     

二维地效翼气动性能计算研究

从格林定理出发,在边界上布置Rankine源和偶极子,分别用定常和非定常方法对二维地效翼的性能进行计算,构建一种处理地效翼问题的计算模型.详细介绍这种方法的理论推导和计算过程,并经过试算确定了适当的模型参数.通过对多个参数的变化调整,讨论离地间隙、攻角对二维地效翼升力的影响.大量的数值计箅和与试验数据的比较,证实该法作为地效翼问题的一个支撑模型是可行、可靠的.     

基于数值模拟的水翼五体船耐波性分析

为改善五体船在小摇荡时的耐波性,提出在侧体和主船体之间加装水翼构造水翼五体船,借助Hydro Star水动力学软件,依托Wigley片体五体船进行水翼五体船耐波性计算对比。结果表明,由于水翼的减摇减震及升力作用,在侧体和主船体之间加装水翼可以明显降低五体船的纵摇幅值、横摇幅值及垂荡幅值,提高五体船的耐波性。