基于CFD不同AUV艇体的阻力性能分析

自主水下航行器（AUV）作为探索海洋、开发资源和军事作战等水下应用的重要手段,其速度和续航力是评价其性能优劣的重要方面。AUV在水下航行时的阻力主要取决于其几何形状和尺寸以及其表面的光滑程度,因此 ,研究AUV的几何形状和外观尺寸便显得尤为重要。对AUTOSUB,HUGIN,REMUS,BLUEFIN1和BLUEFIN2这5种艇型建立几何模型并进行阻力性能分析。通过采用计算流体动力学（CFD）方法进行数值模拟,并将所得结果与理论结果进行对比分析,以验证CFD模拟的可靠性及模拟的最优模式。通过对比不同直径、不同舵的展弦比、带舵和无舵、有整流罩以及相似径长比的不同艇型来比较AUV的阻力性能,最终得到艇型的阻力性能特点以及最佳艇型。研究表明：在5种艇型中,AUTOSUB型最优,其次是HUGIN型、REMUS型和BLUEFIN1型,最后是BLUEFIN2型,其中AUTOSUB型和HUGIN型适合中、高速航行,REMUS型和BLUEFIN型适合低速航行。     

基于CFD的排水型三体无人艇阻力优化研究

为预报某三体无人艇的静水航行阻力,利用STAR-CCM+软件对船体进行计算流体动力学仿真。基于船体的航速和排水量等设计参数,考虑侧体纵向位置和侧体船型2种因素,选取不同设计方案进行计算。结合后处理得到的流场特征对仿真结果进行分析,总结阻力变化规律,探讨船体水动力性能的变化机理。结果表明：侧体纵向位置后移可减小片体间兴波扰动,减阻率最大约6.7%;改变侧体型宽会小幅度降低船体压阻,其最大减阻率约4.5%。汇总多种船型方案的计算结果,为三体无人艇的后续研究提供参考。     

基于CFD的三体船侧体布局阻力研究

三体船构型复杂,主体与侧体间的兴波干扰影响因素较多,很难通过理论方法对其阻力性能进行准确预报。采用软件STAR-CCM+模拟三体船周围粘性流场,对一艘三体船模进行数值计算。计算中进行了侧体、主体以及三体船9种不同侧体布局详细模拟,求出了侧体与主体间的兴波干扰值,得到较佳的布局方案。通过计算结果与模型试验对比分析,验证了计算的可靠性。     

多航态高速无人艇阻力试验研究

为了研究多航态高速无人艇在不同吃水航态下的阻力性能以及运动特性,在半潜到水面航态范围内变换6个吃水状态进行模型阻力试验,试验速度涵盖排水航行到滑行状态范围,对每个吃水工况下的航行姿态、阻力性能进行分析研究。结果表明,该多航态高速无人艇在一定吃水范围内都有着较好的阻力性能以及良好的运动姿态,在中低速(Fr?2.0)条件下,该模型在不同吃水下的运动姿态、阻力性能随航速的变化趋势一致,但在高速滑行(Fr? 3.0)条件下变化趋势有差异;剩余阻力占总阻力的比例Rr/Rt随着吃水的增加而不断增大,在相同吃水条件下Rr/Rt随着F r?的增加呈现出先增大后减小的规律。     

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。     

水下尾翼对舰船阻力性能的影响研究

为了研究水下尾翼对高速舰船阻力性能的优化效果,本文对DTMB 5415舰进行全航速段（Fr=0.05-0.45）加装水下尾翼前后的数值研究。探讨四种展长尾翼对船舶阻力性能的影响,并根据数值计算结果对水下尾翼的减阻机理进行研究。计算结果表明：当Fr=0.25-0.45时,DTMB 5415船模安装水下尾翼的减阻效果明显,最高减阻率达7.443%;展长为L2的水下尾翼在船舶巡航速度附近（Fr=0.25-0.35）的减阻性能最好,平均减阻率为5.423%;尾翼受力的贡献是加装水下尾翼船模总阻力增额的主要来源,占比达56.8%。此外,通过分析翼型表面压力分布发现,尾翼展长过大时,会在尾翼两端附近下表面形成低压区,同时增强翼型前端的高压区,影响尾翼的减阻性能。本文所得结论可以为船舶水下尾翼展长选取提供参考。     

规则波中迎浪航行的三体无人监测船阻力性能及片体布局影响研究

为研究三体无人监测船在迎浪规则波中航行的阻力性能,基于粘流理论建立了三维数值波浪水池,采用非结构四面体网格和六面体结构性网格相结合的网格划分方式,使用流体体积(volume of fluid, VOF)两相流模型,采用FLUENT商业软件完成了三体无人监测船在迎浪规则波中的阻力性能数值模拟,并研究了侧体布置对三体无人监测船阻力的影响.结果表明:在静水中,侧体与主体间距最小时三体船的阻力性能最好;在规则波中,三体船的总阻力随着侧体与主体间距的距离增加而减小,同时三体船的波浪增阻在侧体距离主体间距最小时最大,随着侧体距离主体间距的增加,波浪增阻有明显的减小.     

基于改进遗传算法的双体无人艇性能优化分析

基于并行策略遗传算法对双体无人艇性能进行综合优化分析.首先建立以快速性、操纵性、抗倾覆性和耐波性为目标函数的综合优化数学模型,并使用响应面拟合的方法建立了3种不同的阻力数据库,通过遗传算法对其进行优化分析选出一组最适合本文的阻力数据库.在此基础上选取5个设计变量作为敏感变量进行讨论,其中最为敏感的2个变量将进行并行策略...     

水翼复合小水线面双体船低阻特性的数值分析

为了获取高速航行的复合船型的阻力,基于Star-CCM+软件平台,考虑到航行姿态变化的影响,通过求解RANS方程和船体运动方程,采用DFBI的方式实时监控船体受力,在运动稳定后得出船体的航行姿态及阻力。本文选取一定速度范围内的水翼复合小水线面双体船进行数值计算,并和模型试验进行对比,计算结果与试验数据吻合较好,较适合该类船型的阻力估算。     

基于CFD技术的节能舵球节能效果数值预报

基于CFD技术,分别预报了单个螺旋桨、桨舵组合的水动力性能,并将计算结果与试验值比较,结果显示预报结果与试验值吻合良好.在此基础上,对螺旋桨-舵-舵球组合进行了计算,并比较了舵球设计参数对节能效果的影响.计算结果表明,舵球可以有效地提高螺旋桨的效率,在舵球直径与螺旋桨直径之比为0.292时,其节能效果最好,达7.66％.     

基于CFD技术的滑行艇静水阻力计算

滑行艇作为一种高性能船舶,被广泛地应用于军事、运输、娱乐等方面,而滑行艇的阻力性能备受人们关注。本文基于CFD技术开展了滑行艇阻力计算研究,分析了时间步长与近壁面网格划分对计算精度的影响。数值计算结果表明,时间步长和近壁面网格划分的不同主要影响的是滑行艇的摩擦阻力以及艇底的气液分布情况。选择合理的参数设置可以使数值计算结果与试验较好地吻合,证明了CFD技术计算滑行艇阻力的可行性。     

双体船干扰阻力计算研究

根据给定的方艉双体船,用Fluent软件进行船舶阻力计算,通过不断调整双体船片体间距,分析片体间的干扰阻力与片体间距之间的关系,并且将CFD软件模拟结构与理论计算结果进行对比,结果证明,软件计算结果与理论计算结果吻合较好。     

复合型高速船阻力性能的改善措施研究

对单体小水线面水翼复合型高速船（HYSWAS）,通过计算研究发现,在保持水平水翼和割划水翼组合形式不变的情况下,通过增加水平水翼的展弦比可减小该船型的总阻力,提高该船型的快速性。     

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数（安装位置、展弦比和安装角）,使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。     

短波顶浪中KVLCC2船模阻力增加CFD计算研究

波浪中航行船舶阻力增加,特别是短波中的阻力增加,是船舶界关注的焦点之一,也是船舶水动力学界研究的热点之一。论文采用基于RANSE的数值波浪水池技术,针对KVLCC2船型,开展了短波顶浪中船舶阻力增加的数值计算研究。与模型试验结果的比较表明,文中的CFD方法能够相当准确地计算短波顶浪中航行船舶的阻力增加;对船体各部分波浪增阻的分析表明,船体艏段产生的波浪增阻占主导地位,艉段的波浪增阻很小,而平行中体段对波浪增阻几乎无贡献。     

短波顶浪中KVLCC2船模阻力增加CFD计算研究

波浪中航行船舶阻力增加,特别是短波中的阻力增加,是船舶界关注的焦点之一,也是船舶水动力学界研究的热点之一。论文采用基于RANSE的数值波浪水池技术,针对KVLCC2船型,开展了短波顶浪中船舶阻力增加的数值计算研究。与模型试验结果的比较表明,文中的CFD方法能够相当准确地计算短波顶浪中航行船舶的阻力增加;对船体各部分波浪增阻的分析表明,船体艏段产生的波浪增阻占主导地位,艉段的波浪增阻很小,而平行中体段对波浪增阻几乎无贡献。