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。     

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。     

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。     

水翼增升双体船阻力预报方法研究

本文介绍了作者在对水翼增升双体船的系列船模试验研究的基础上,对水翼和船体的阻力与升力进行了计算与分析,并由此引入了对这种全新船型的阻力计算与预防方法。该方法可以扩展应用至具有相似双体船型参数和不同水翼参数的水翼双体船的阻力预报。     

一种计算水翼水动力的三维面元法

本文用Rankine奇点面元法计算了深、浅水中三维水翼的定常升力绕流。水翼的厚度和升力效应分别以水翼表面分布的Rankine源和法向偶极子来模拟,在自由表面上也分布Rankine源,通过满足相应的边界条件和尾缘处的Kutta条件求出这些奇点强度。以在自由表面下作小攻角定常运动的水翼为例进行了计算,计算结果与试验结果和其他计算结果作了比较。     

水翼艇静水翼航性能的一种计算方法

本文提供了一种水翼艇静水翼航性能的计算方法。本方法根据首尾单独水翼模型试验资料、水翼系统的干扰特性、几何条件和艇的平衡方程组等,借助电子计算机计算水翼艇在整个翼航范围内(包括起飞状态)的航行状态、阻力及推力等性能曲线。问题的关键之一在于准确地估计首水翼对尾水翼水动力性能的干扰效应。作者运用水翼升力线理论的某些结果导出了常用形式水翼系统尾翼处的平均液面下降和平均下洗角的计算公式,并以此计算值来修正尾翼的工作状态。实例计算结果和试验结果是一致的。     

水翼艇翼航时稳性探讨

文章探讨V形割划式水翼艇翼航时初横稳性的计算,主要涉及水翼艇翼航时水翼浸深、横倾时左右翼升力的合力、回复力矩和稳性临界速度;提出了水翼艇翼航时稳性临界航速的概念和计算方法.文中的计算和讨论可为V形割划式水翼艇的设计提供参考.     

偶极子面元分布法及其在水翼组合体水动力预报中的应用

本文将偶极子面分布法用于水面下一般升力组合体绕流问题的数值计算。对兴波势计算中出现的复指数函数 E_1(z),采用了数值造表的方法,从而在保证精度的前提下,大大提高了计算运行速度。作为主要算例,数值预报了JETFOIL929-115型水翼艇后水翼组合体的水动力性能,得到了组合体升力随Fr 数变化的规律,以及组合体各部件上的压力分布,数值计算结果令人满意。     

近自由面三维水翼的水动力分析及试验研究

采用面元法对近自由面三维水翼进行势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用非线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。文中给出了数值计算模型的参数,对于不同浸深、不同航速和不同攻角下的水翼,计算了水翼表面上的压力分布,水翼的阻力和升力及自由表面波形。数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,文中方法可用于水翼优化设计、近自由面振动翼运动及水翼船兴波等问题的研究。     

基于均相流输运模型的二维水翼空化模拟

基于均相流输运模型对NACA661-012型水翼进行了空化数值模拟,计算了不同空化数K和不同攻角α下的升力系数与阻力系数.从流场、压力场和边界层的变化分析了空化的产生发展对水翼升力和阻力的影响.当攻角α大于8°以后,空化流动的不稳定性增强,空泡呈现出周期性的生长溃灭,并伴有升力系数和阻力系数的周期性波动.计算结果与实验进行了对比,结果吻合较好.     

进水口流动对水翼组合体水动力影响的试验研究

为研究进水口流动对水翼组合体水动力的影响，开发了一套专用试验装置，可测量进水口位置和流量对水翼组合作升力和阻力的影响。试验获得了七种进水四位置的水翼组合体升力和阻力与进水口流量的关系。试验结果表明，进水口位置影响明显，一般地，进水口位于水翼压力面一侧有利于提高水翼组合体的升阻比。     

单体小水线面水翼复合型高速船翼航状态稳性研究

研究了单体小水线面水翼复合型高速船翼航状态的稳性原理。运用水翼艇的有关算法,推导了该船型翼船状态复原力矩的计算方法,讨论了不同水民办型式及升力与浮力的不同比例对其翼航状态稳性的影响,为该船型的研究和设计提供了依据。     

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.     

近自由表面大展弦比超空泡水翼的研究

本文采用非线性超空泡水翼二维解,考虑了重力效应及水翼兴波速度势,应用升力线理论对近自由表面三维超空泡水翼进行了研究,并以平板水翼为例作了计算,所得的结果比Furuya1975年的工作有所推进。     

高速复合水翼双体船的运动预报(英文)

基于2.5D理论,考虑粘性影响,预报了高速复合水翼双体船在规则波中的运动响应,并与试验结果进行了比较.在计算过程中,对复合水翼模型进行了简化,且计算了不同升力浮力比对运动的影响.结果反应出在计算高速双体船和水翼双体复合船型纵向运动性能时,水的粘性影响不可忽略,且计算表明计算值与试验值符合较好,文中提供的方法可提高这类高速水翼双体复合船型的运动预报精度.     

筒壁效应对二维水翼水动力性能的影响

在空泡水筒内进行水翼模型试验时,水翼模型的水动力性能会受到筒壁的影响。为此,以NACA0009水翼为研究对象,基于Realizable k-ε湍流模型,采用计算流体力学软件STAR-CCM+对二维水翼的水动力性能进行计算。通过将计算结果与模型试验结果相对比,验证该计算方法的准确性。同时,系统地分析不同阻塞系数(λ)下水翼的升力系数(C_L)和阻力系数(C_D)的变化特点,并给出小攻角下有筒壁效应时,水翼C_L的计算公式。研究表明：C_L随着λ的增大呈指数形式减小并趋于定值,C_D随着λ的增大先减小后增大并趋于定值;当λ≥16.0时,C_L和C_D不受壁面效应的影响。     

消波水翼和压浪板对高速圆舭艇航态与阻力的影响

应用大展弦比滑行面理论和近水面短翼理论建立了安装在高速圆舭艇上的消波水翼、压浪板升力计算方法,据此研究了消泼水翼、压浪板引起的艇航态变化及其对阻力的影响。理论计算结果与模型试验结果的比较验证了所提计算方法的实用性。     

翼剖面优化理论在螺旋桨设计和减荷切削中的应用

用Epller的叶剖面设计方法与螺旋浆升力面理论相结合的方法进行了水翼剖面的优化，并将其应用到螺旋桨减振降噪设计中获得了显著的效果，在螺旋桨减荷切削中用优化水翼剖面获得了出奇制胜的成功。     

两种潜浮式小水线面单体船水翼的水动力性能研究方法的分析

对新型高性能船-潜浮式小水线面单体船水翼的水动力性能进行数值研究,分别采用面元法和结构-非结构混合多块网格RANS方法,运用非结构化计算网格的方法分析水翼表面的压力系数以及不同攻角和展弦比下水翼的升力系数,并将结果与已有实验数据进行对比分析,表明两种方法的结果与实验结果基本吻合.     

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。