近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究

近水面水翼的兴波由升力线的自由面兴波来表达,船体的兴波考虑升力线兴波的干扰影响,三维时域格林函数法用于船体的兴波分析计算.以Wigley船型为数值计算例,考虑近水面水翼的影响,分别对单体船和双体船进行了船舶兴波计算研究,提供了兴波波形和兴波阻力的计算结果.以系列60船型为数值计算例,把计算的结果与发表的有关结果进行对比,具有较好的吻合.本文还对船舶自由表面兴波波形进行了时域数值仿真.     

三维近自由表面水翼升力线理论

文章将普朗特的升力线理论扩展到自由表面下的三维水翼升力分析问题。二维水翼升力计算采用奇点分布法,三维水翼升力采用普朗特的马蹄涡叠加法,得到了三维水翼升力线计算理论。并且都考虑了自由表面的影响。在算例中,针对不同的潜深和翼弦长度,给出了升力系数和潜深弗汝德数的关系。其计算结果与其他文献所给的结果相比吻合得很好。     

潜艇近水面航行兴波特征研究

潜艇作为一种水下航行器,其近水面运动时产生的绕流场远比无界直航运动时要复杂得多,其近水面航行时对自由液面的影响不容忽视。本文采用粘性流体力学计算方法,对SUBOFF潜艇近水面航行时的粘性绕流场进行模拟,对自由液面的兴波进行计算,并对波形特点进行深入分析。通过本文的研究,得到潜艇近水面航行时自由液面兴波的特点和相关规律。     

潜艇近水面航行兴波特征研究

潜艇作为一种水下航行器,其近水面运动时产生的绕流场远比无界直航运动时要复杂得多,其近水面航行时对自由液面的影响不容忽视。本文采用粘性流体力学计算方法,对SUBOFF潜艇近水面航行时的粘性绕流场进行模拟,对自由液面的兴波进行计算,并对波形特点进行深入分析。通过本文的研究,得到潜艇近水面航行时自由液面兴波的特点和相关规律。     

曲线运动潜体近水面兴波时域研究

本文利用快速多极子面元法的高效性与精确性,对近水面潜体在水平面曲线运动过程中的时域兴波势流问题展开研究。首先确定了自由面网格密度及时域更新方法以保证数值模拟的准确性,探索了椭球潜体在水下做直线运动与曲线运动时阻力系数与升力系数变化的区别,明确了曲线运动过程中各项系数的变化规律,并针对不同的偏航角度的兴波特性进行比较,研究偏航角度大小对于潜体兴波阻力、升力以及表面兴波波形的影响。研究结果表明,当偏航角较大时,表面兴波对曲线运动潜体所受阻力和升力影响均非常显著;随着偏航角度的变大,各波系间的相互作用更加明显,表面波形更为复杂,导致了兴波阻力激增,阻力及升力曲线均出现大幅波动且不对称性。     

曲线运动潜体近水面兴波时域研究

本文利用快速多极子面元法的高效性与精确性,对近水面潜体在水平面曲线运动过程中的时域兴波势流问题展开研究。首先确定了自由面网格密度及时域更新方法以保证数值模拟的准确性,探索了椭球潜体在水下做直线运动与曲线运动时阻力系数与升力系数变化的区别,明确了曲线运动过程中各项系数的变化规律,并针对不同的偏航角度的兴波特性进行比较,研究偏航角度大小对于潜体兴波阻力、升力以及表面兴波波形的影响。研究结果表明,当偏航角较大时,表面兴波对曲线运动潜体所受阻力和升力影响均非常显著;随着偏航角度的变大,各波系间的相互作用更加明显,表面波形更为复杂,导致了兴波阻力激增,阻力及升力曲线均出现大幅波动且不对称性。     

近水面椭球体非线性兴波的数值模拟

本文开发了一种去奇异面元法用于计算以定常前进速度运动的近水面椭球体引起的三维非线性自由面势流.采用求解非线性深水波的Stokes理论求解该定常非线性问题;物面用NURBS(非均匀有理B样条)表达;孤立的Rankine源分布在物体内部和自由面上方.给出了波型、波阻以及收敛特性随一些参数的变化规律.波阻计算结果和他人的其它数值结果进行了比较,其吻合程度令人满意.     

近水面潜体兴波阻力的数值预报和收敛性分析

基于Nobleses新细长船兴波阻力理论,以匀速直航的定深椭球体为对象,运用新的数值计算方法,考察了物面分块数目、单元节点数目、波向角积分范围和特殊函数的项数对0阶和1阶兴波阻力数值计算结果的影响,并将计算结果与有关权威资料综合互校,证实这种算法对近水面潜体兴波阻力预报是可行的.     

后掠水翼水动力计算的升力面方法

本文在文献的基础上,进一步提出预测后掠水翼水动力性能的升力面计算方法。该方法的特点是用沿翼弦离散布置的一组展向涡线来模拟水翼,而在水翼的展向,每根涡线上的涡量采用连续分布,并在计算中将其展开为正弦级数。计算示例表明,本方法计算时间省,精度高,对预测水翼的升力和诱导阻力有实用价值。     

浅浸矩形水翼升力的理论计算与试验

本文讨论浅浸矩形水翼升力的问题。如果已知机翼的升力系数 C_(L∞),则水翼的升力系数 C_L=KC_(L∞)。为了简化计算在计算方法中只讨论计算 K 的方法。文中首先用已有的简单方法进行了计算分析。结果表明在速度较高时可以忽略重力的影响,在浅浸深时弦长与翼厚都是必须考虑的因素。其次导出了浅浸矩形水翼升力的计算方法。导出公式的主要假定是(1)水翼上下表面对升力的贡献可以分别考虑。水翼上表面对升力的贡献受自由面影响,下表面对升力的贡献不受自由面影响。(2)水翼运动速度投高可以忽略重力的影响。在计算上表面的自由面修正因子 K 时,采用升力面方法。计算时首先论证了Π形涡沿展向分布对 K 没有贡献,在弦向只须布置四个Π形涡就足够。所以用布置在弦向的四个Π形涡来计算水翼上表面的 K。最后进行了相对厚度=0.1,展弦比 AR=6,10;=0.06,AR=4,6等四个方案圆背形剖面矩形水翼的升力试验。试验结果表明在浅浸深时零升力角随浸深有很大改变,并导出了水翼展弦比的修正方法。把试验结果经展弦比修正后制成计算=0.1与=0.06圆背形矩形水翼升力系数的诺莫图。计算其它厚度水翼的升力,可用上述二厚度水翼的结果线性插入。     

近水面航行二维水翼的水动力特性研究

利用有限体积方法和RNG k-ε湍流模型直接求解RANS方程计算近水面航行二维水翼(NACA 0012)的水动力特性,自由水面采用流体体积方法(VOF)描述,与试验结果的比较表明,本文的计算模型是合理的,结论是正确的,通过计算给出了不同浸深、攻角和傅氏数的升力系数、阻力系数等曲线。     

多极子面元法近水面椭球体兴波时域研究

利用Rankine源面元法求解潜体兴波问题具有一定的优势,然而随着问题规模的扩大,求解效率将快速下降,使其难以高效运用于大规模以及时域问题研究。结合快速多极子法与传统面元法,可以克服这一局限性,使计算效率和规模大幅度提高。本文将应用多极子面元法求解潜体兴波时域问题,与传统面元法进行比较,证明其高效性;与已有研究结果进行比较,证明其精确性。     

电磁力控制潜艇近水面兴波绕流流场的数值研究

文章基于VOF方法,对Froude数(Fr)等于0.2时近水面不同潜深的潜艇绕流流场结构进行了仿真,主要研究了不同潜深的兴波特性及水下绕流艇身周围的流场结构特点。结果表明,接近水面时,艇身周围的流场结构受到兴波的影响而变得更加复杂,潜艇阻力和各方向力的扰动有明显增加。使用流向电磁力对潜艇头部和指挥台进行控制,加力后潜艇绕流流场结构发生改变,随着电磁力作用系数的增大,阻力显著下降,同时各方向力的扰动被抑制,整体稳定性有所提高。最后对头部和指挥台进行独立控制,对比结果表明头部控制在减阻减振方面的效果要好于指挥台控制。     

潜艇近自由面航行时尾流兴波的计算

本文根据细长体理论采用奇点分布法计算潜艇的尾流兴波,给出了对该波形的数值计算方法,并通过算例给出了艇航速、航深与波长,波高的近似关系式,得到了一些有实用价值的数据的结果。     

近水面潜艇波浪力计算研究评述

对潜艇波浪力计算的研究现状进行了小结。分析了近水面潜艇波浪力计算的几种有代表性的研究方法,如切片法、STF理论、源汇分布法、面元法、Frank源分布紧密拟合法及其组合方法等的具体应用。讨论了目前潜艇波浪力研究中存在的一些问题,尤其是二阶波浪力的非线性特性、潜艇运动扰动及其相互耦合的影响还不清楚,已建立的理论和方法尚不能满足工程实际的需要。最后提出了近水面航行潜艇所受波浪力计算中有待深入研究的重点问题。     

基于MSC.Patran的水翼升力求解方法研究

根据已有的水翼升力面理论计算方法及成果,对水翼模型进行部分简化,并借助MSC.Patran实现了水翼模型和流场计算域的参数化建模,设置边界和工况后,对水翼航行中的升力使用有限元法进行迭代求解。与已有规律和试验结果对比表明,使用参数化建模和有限元法可以计算出水翼的升力以及自由面的形变数据。不仅减少了手工劳动,而且预报了水翼的升力及分布。     

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。