滑行艇水动力计算（3）

滑行艇水动力计算的目的是估算艇的水动力阻力。滑行艇以排水状态航行时，其水阻力计算基本上与普通的排水航行船只相同。但当它起飞后滑行于水的自由表面上，仅部分艇底与水面接触，从而支承面和浸湿面积随速度增长而减少。此时，适用于排水航行船只的阻力计算方法对滑行艇已不适用。     

拖曳力对滑行艇航行性能影响的试验研究

为了研究滑行艇作为高速拖曳水面搭载平台的可行性,通过模型试验方法对滑行艇在静水和波浪中的阻力性能及航行姿态变化情况开展研究,分别在非拖曳与拖曳2种工况下进行试验。在静水条件下,研究了滑行艇在不同航速时的阻力及航态变化,讨论了拖曳力对航行性能的影响。在规则波条件下,对滑行艇在排水状态和滑行状态,以及不同波长、不同波高的情况下进行模型试验,讨论了拖曳力对阻力平均值、纵摇、垂荡以及首部加速度的影响程度。通过试验结果对比分析,总结了拖曳力对滑行艇阻力及航态的影响规律,并提出了滑行艇作为高速拖曳水面搭载平台时的建议。     

气垫船最严重砰击纵弯曲计算

一、概述 1.砰击引起的纵弯曲气垫船平底、高速,在水面航行时艇底击波机会多。根据气垫船的使用经验和研究资料可知,砰击引起的艇体纵弯曲,对总重在100吨左右及以下的小艇来说,是总纵强度的首要问题。不同的砰击力所引起的不同的纵弯曲,将在艇体的某一横剖面产生最大的中拱弯矩、最大的中垂弯矩或最大的剪力,并使艇体产生最     

简易三角形滑行艇模型

滑行艇具有较为平直的底部线型,在低速航行时,摩擦阻力比一般排水型船大。但在高速航行时,摩擦阻力明显下降,艇便进入滑行状态。如果你有兴趣的话,不妨动手做一艘模型,当装上电池高速航行时,模型的三分之一就会离开水面,进入滑行状态,非常有趣、状观。     

水面滑行艇的流场与流噪声数值计算与研究

水面滑行艇受到附近的水流场的影响较大,航行过程中的阻力大小关系到水面滑行艇动力控制。如何提高滑行艇的推进效率及航行速率是研究动力系统的重要领域,其关键是通过数值模拟建立附近的水流场模型;同时,流噪声影响滑行艇的声波传输,使携带的武器装备性能降低,需要过滤流噪声数据。本文研究了水面滑行艇水流场及流噪声数学模型,结合RNG k-ε方程分析了流场及流噪声数值变换,最后对水面滑行艇流场及流噪声进行数值计算并分析结果。     

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。     

喷水推进高速三体滑行艇数值自航研究

为了验证计算流体力学(CFD)方法预报滑行艇自由液面粘性流场的精确度,判断为某三体滑行艇设计的喷水推进器能否满足快速性要求,采用CFD方法对某喷水推进高速(1Fr_L1.8)三体滑行艇进行两相流的数值自航,并与试验值比较。运用切割体网格技术并基于RANS VOF求解,首先计算了五个不同速度下的裸艇阻力。结果表明:阻力系数最大误差8.3%,最小误差0.5%,达到了较好的计算精度;采用等推力系数法,在模型尺度下进行"滑行艇+喷泵"的数值自航,将结果推算到实尺度艇,结果表明该喷泵可以达到设计航速;高速航行时推力减额为负的主要原因是艇首尾压差阻力的显著降低。计算结果显示,考虑自由液面时滑行艇底部会出现不合理的水气分布,这影响到滑行艇的阻力性能和喷泵的推进性能,通过局部网格加密可以显著减少艇底非正常水气分布,但艇底气水层难以完全消除,这可能是CFD方法预报滑行艇阻力精度难以控制的原因之一。     

潜体近水面波浪力计算的数值方法

潜体近水面航行时将受到波浪力的作用，其中二队垂向平均力和二阶纵摇平均力 可能使潜体浮出水面因此正确估算作用在潜体上的二阶平均波浪力，对近水面航行的潜体十分重要。本文利用浪浪上任意低航速三物体波浪力的计算方法来计算近水面体的波浪力并与国际上球结果，试验结果相比比较吻合，说明了本方法的实用性。     

水面水下两用艇艇型设计及其水面阻力性能CFD预报分析

水面水下两用艇集水面高速航行与水下运载功能于一体,1个平台兼具2种运行功能,可以完整执行海上特殊任务。本文首先对国外水面水下两用艇发展现状及艇型特点进行简要叙述,而后采用重叠网格技术,基于RANS方程,对水面水下两用艇及双折角双防溅条滑行艇的水面高速自由模拖曳运动(计及升沉和纵倾)进行预报,对比分析了两用艇独特的艇体外形设计对其水面高速航行时阻力特性的影响,最后讨论阻流板对两用艇水面航行性能的影响规律,为两用艇的艇型设计以及水动力性能研究提供参考。     

基于CFD的滑行艇兴波与姿态模拟分析

滑行艇高速航行时伴有强非线性的喷溅,姿态变化剧烈。论文基于CFD,应用重叠网格技术,对滑行艇从排水、过渡到滑行阶段的兴波、航行姿态和水动力特性进行模拟研究。CFD模拟给出了不同航速下的航行姿态与阻力,与Savitsky公式及相关试验进行了比较;获得了不同横剖面处的压力与方尾后中心线处波高的分布规律。研究表明CFD方法计及了粘性的影响,与Savitsky半经验公式相比,能准确模拟滑行姿态,细致描述滑行艇高速滑行兴波与喷溅,为准确地掌握滑行艇水动力特性提供支撑。     

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。     

基于多块结构网格的滑行艇巡航时流场研究

滑行艇是一种依靠动升力高速航行的船体,其流场复杂。为了捕捉滑行艇航行的流场特征,本文根据滑行艇的流场梯度变化建立合适的结构网格,采用RANS结合VOF方法对滑行艇不同航速的运动进行数值模拟,将不同体积傅汝德数下的滑行艇阻力的计算值与理论值和试验值进行对比,验证了数值方法的可靠性。详细分析了滑行艇航行的流场,包括水面兴波、方尾虚长度以及侧向喷溅现象。最后根据滑行艇的流场完整性,设计了外挂对转桨,并给出了自航滑行艇的流场特性。     

高速滑行艇气动阻力试验及数值研究

针对所研发的高速滑行艇型,采用风洞试验及数值模拟方法研究其在静水面高速航行时的气动阻力特性。其中,数值模拟方法基于雷诺平均N-S方程及Realizable k-ω湍流模型。结果表明:数值模拟结果与风洞试验结果吻合得较好,误差在5%以内,精度满足工程应用要求。同时,数值及试验结果也表明,合理的气动力艉型能有效抑制滑行艇尾部的流动分离以及尾涡现象,使滑行艇气动阻力下降15%左右。     

基于流固耦合的滑行艇局部结构强度分析

采用ANSYS Workbench软件建立了计及三维波浪载荷的单向流固耦合计算方法和分析流程进行滑行艇结构强度校核,对滑行艇波浪破碎的局部非线性现象有较好的捕捉效果。通过与规范公式计算结果对比表明,采用CFD方法计算的波浪载荷更为合理,能够体现滑行艇结构在不同位置所受载荷的特点,对艇体结构的校核更为精确,可为滑行艇的结构设计提供参考。     

遗传算法在水面滑行艇尾轴架结构设计的应用

水面滑行艇可以在水面高速滑行,具有阻力小,机动性高等优点,最高航速可达80km/h,主要应用于军事领域的鱼雷艇、侦察艇等。水面滑行艇的尾轴是动力系统螺旋桨的承载结构,尾轴架的强度与生命力对水面滑行的正常运行有重要的意义。本文充分结合基于遗传学的优化算法,对水面高速滑行艇的尾轴架进行合理的优化,并利用有限元分析软件Ansys完成了尾轴架的强度仿真。仿真结构表明,基于遗传算法的滑行艇尾轴架优化效果较好。     

倒V型槽道滑行艇船型的水动力性能研究

考虑到高速航行时常规双体滑行艇阻力较大且艇体兴波严重,以及三体滑行艇独特船型所带来的优异快速性和兴波小等优良水动力性能,文章借鉴三体滑行艇的工作原理并应用于双体滑行艇,创新性提出倒V型槽道滑行艇的概念,并进行艇型结构设计和CFD水动力分析。模拟计算结果表明该艇型具有高航速时阻力增加缓慢和纵倾角变化平缓等优点。     

钢制双体客船结构总强度有限元分析

双体客船在海上航行时,不仅会受到纵向弯曲力矩,同时在连接桥处还会受到巨大的横向弯曲力矩和扭矩。为保证船体有足够的强度来抵抗各种外力作用,对在各种工况下航行的双体船进行强度校核显得尤为必要。采用有限元分析的方法对1艘40 m的钢制双体船进行总强度校核,通过对比全船和主船体构件的受力特点,了解该船的应力分布及上层建筑对总强度的影响。根据计算结果可知此船的结构满足规范要求,并在此情况下对结构的优化提出建议。     

规则波中无人艇回收的水动力性能分析

[目的]小艇回收过程是典型的多体相互干扰的动力学问题,纵向滑道回收是常用的回收方式,小艇在大船尾流中快速运动冲向艉部捕捉装置时,受到大船的尾流影响,可能会出现倾覆的危险。[方法]采用粘性流数值波浪水池、重叠网格和六自由度运动等技术,以DTMB 5415为母船,模拟Fridsma型无人滑行艇(以下简称无人艇)快速接近母船过程中的干扰运动。计算分析无人艇在波浪中的运动特性,在此基础上开展波浪中小艇在大船尾流中的运动仿真。[结果]计算结果与试验结果的比较表明计算方法可靠。仿真计算结果表明小艇受大船尾流的影响较为明显。[结论]当小艇运动方向不在大船尾流正中心时,小艇的纵倾和横摇会受到显著影响,最终导致倾覆现象的发生。     

高速滑行艇CFD精度研究

文章基于RANSE VOF求解器,对高速滑行艇稳定直航状态下的水动力计算精度进行研究。根据模型试验中的航行姿态,建立水气二相流模型进行数值模拟。分别采用结构化网格和切割体网格对楔形体进行计算,分析阻力和动升力的计算精度。通过比较得知,对于高速滑行表面问题,切割体网格和结构化网格同样可以满足工程精度,而前者能够很好地适应复杂的滑行艇表面且网格生成较为便捷。因此文中进一步采用切割体网格对滑行艇进行数值计算,精度同样满足滑行艇的模型试验,验证了CFD方法可以满足两相流中高速滑行表面的水动力计算精度问题。     

水下航行体尾流演化特征的数值模拟研究

采用数值模拟方法研究水下航行体标准模型Suboff的尾流场,重点研究航行体艇体、尾舵和指挥台尾流的演化及其干涉特征。研究结果揭示了艇体尾流速度很快满足Gaussian分布的自相似特征,艇体与尾舵相互作用后的尾流速度接近Gaussian分布特征,但艇体与尾舵、指挥台三者相互作用后的尾流速度则明显不满足Gaussian分布特征。因此,数值计算的研究结果明确尾舵对整个航行体尾流的影响在设计中几乎可以忽略不计,但需要考虑指挥台对整个航行体尾流的影响。