水陆两栖飞机船体线型优化设计与试验验证

针对基于CFD方法的水陆两栖飞机船体线型优化可行性的问题,根据MVP水陆两栖飞机的线型资料设计得到一个带鳍式浮筒的水陆两栖飞机初始线型,并使用STAR-CCM+软件对飞机的单船身模型进行静水面滑行仿真,计算得到模型在各个速度下的水阻力、纵倾角及升沉,对该型飞机的水阻力性能和稳定性进行分析改进及优化计算,并将优化计算结果与模型试验进行比对。分析结果显示,最终优化后的模型水阻力系数较原型减小0.4,滑行稳定性得到较大提升,数值计算结果与试验值高度吻合,且计算云图中呈现的流动现象与实际试验也具有良好的一致性。仿真计算结果与试验值的对比表明,采用所提出的方法进行水陆两栖飞机船体线型优化设计可行。     

水上飞机与船舶碰撞风险因素建模

我国民用水上飞机产业正处于起步阶段,保障水上飞机的航行安全是十分重要的.结合水上飞机水面滑行及起降过程的动态特点,运用人机工程理论,识别了水上飞机与船舶的碰撞风险因素,确定了各因素之间的相互关系及其影响程度;通过集成决策实验室分析法和解释结构模型法(DEMATEL-ISM)计算得出各碰撞风险因素的中心度和原因度,确定了各因素的重要程度,明确了各因素中原因因素和结果因素的归属;构建了四层次的水上飞机与船舶碰撞风险因素多级递阶结构模型.此研究为该类事故的分析、预防及水上交通安全管理提供了方法和依据.     

水上飞机码头选址及设计分析

水上飞机码头是水上机场的生产线,也是水域与陆域的交界线,无论从功能上还是所占水上机场的投资比例上来看,都是水上机场重要的基础设施。我国目前尚无专门针对水上飞机码头的设计标准。由于水上飞机在水面上的滑行和停泊时具有船舶的特性,且机身长度和重量与游艇类似,水上飞机码头的设计可将游艇码头的设计规范作为参考。但同时水上飞机具有机翼、浮筒等不同于游艇的外观结构,不能完全套用游艇码头的设计方法。本文将游艇码头设计规范与水上飞机的特性、水上机场的技术要求相结合,对水上飞机码头的选址及设计要点进行探讨。     

减小滑行艇与水上飞机喷溅的试验研究

本文对一艘滑行艇和一架水上飞机模型安装局部垂直舭板进行了减小喷溅的系列试验研究,试验是在自由滑行状态下进行的。滑行艇试验探讨了局部垂直舭板对喷溅和艇的水动力影响。水上飞机试验对三种不同的减小喷溅的方法进行了对比试验。试验结果表明:在适当位置安装局部垂直舭板可以有效地压抑喷溅。文中提供的数据可供设计时参考。     

基于SQP优化算法的滑行艇结构设计

针对滑行艇艇体结构开展优化设计研究。根据其结构特点,建立艇体结构的优化模型,运用序列二次规划（SQP）算法对该优化模型进行计算。详细介绍了运用MATLAB编程实现该优化计算的步骤;利用该优化算法对滑行艇艇体的部分结构进行优化计算;并与规范计算结果比较。结果表明：艇体结构材料的利用率提高,有效降低了艇体重量。最后运用有限元分析法对优化后的艇体结构进行了单元应力校核,确保艇体结构满足要求。表明SQP算法对滑行艇艇体结构优化有效,具有一定的工程参考价值。     

外输浮筒水动力计算方法比较

为准确预报外输浮筒的水动力性能,分别对基于辐射/绕射理论和细长体理论的水动力计算方法进行改进,并给出了相应的理论计算模型。提出一种莫里森单元+碟形单元的组合模型以计算浮筒主体及其裙板的黏性载荷。设计模型试验对2种计算方法进行验证对比,发现2种方法的计算结果与试验结果在运动幅值和总体趋势上基本保持一致,验证了外输浮筒水动力计算模型的正确性,并且基于辐射/绕射理论的计算方法精度更高。     

多浮筒悬链线系泊系统计算软件的开发及试验

构建多浮筒悬链线静力学模型,在此基础上进行系泊线姿态计算软件开发。应用均匀弦横向运动模型推导出悬链线方程,对多浮筒悬链线非线性方程组进行迭代计算,获得多浮筒悬链线系泊缆索姿态参数,并试验验证算法的正确性。研究表明:开发的多浮筒悬链线系泊系统计算软件在水平系泊力、系泊缆索参数、海底系锚泊位置、悬跨长度和浮筒规格一定时,能够准确输出系泊系统的真实形状,并准确判断浮筒在水中的位置,满足安装工程施工需求。研究结果可为多浮筒悬链线系泊系统动力分析提供参考。     

有限元分析技术在滑行艇型线设计中的应用

本文以某型滑行艇为研究对象,利用有限元分析技术对其型线进行设计与优化。首先建立了其滑行原理模型,在此基础上,对影响滑行阻力性能的主要因素进行分析。通过选取型线典型参数,利用有限元分析技术中的液面追踪(VOF)模型对阻力性能进行数值模拟计算,对典型参数下阻力和流场信息进行比较和分析,选取性能较优的型线参数,实现对滑行艇型线的优化设计。     

双浮筒式防波堤翻身过程数值模拟

为模拟双浮筒式防波堤的翻身过程,本文以某结构的双浮筒式防波堤为例,采用Maxsurf软件对双浮筒式防波堤进行建模,采用Hydromax软件对防波堤在单个浮筒中加注不同水深时的翻身过程进行了数值模拟,并对结果进行了分析,为该型防波堤的安装及类似防波堤的安装提供了科学的指导。     

海上滑行时两栖车辆的水动力特性数值计算

为了提高海上滑行时两栖车辆的动力控制能力,进行海上滑行时两栖车辆的水动力特性数值计算分析,结合力学控制方法进行两栖车辆的水动力建模和控制优化。提出基于运动力学和阻尼力反馈调节的海上滑行时两栖车辆水动力解算模型,构建两栖车辆在海上滑行时的运动学模型和动力学模型,根据滑行时的阻尼力和水动力进行平衡性控制,在考虑小扰动和稳态误差干扰下,根据两栖车辆的受力情况进行阻尼反馈调节,提高两栖车辆的滑行控制能力,并实现两栖车辆的水动力特性数值优化解算。仿真结果表明,通过对两栖车辆的水动力特性数值计算,提高两栖车辆的海上滑行稳定控制性能,输出动态平稳性较好。     

艉部斜升角对滑行艇阻力性能影响数值模拟

关于滑行艇在静水中阻力性能以及航行姿态的预报问题,运用商用软件STAR-CCM+进行数值模拟,将所得结果与试验值以及SIT法计算结果对比,验证流体计算软件STAR-CCM+预报滑行艇阻力性能的可行性。以直棱柱型滑行艇为模拟船型,探讨艉部斜升角的变化对滑行艇阻力及其航行姿态影响规律,找出使得该滑行艇阻力性能最优的艉部斜升角。     

基于重新建模法的滑行艇阻力数值计算

针对采用重叠网格法对滑行艇阻力数值计算时,采用不同子域的方式会增加网格数量,且在2套网格交接位置通过插值实现数据交换会引入额外的误差,从而导致计算精度和计算效率不高的问题,引入动态边界实现的网格方法,即重新建模法。借助计算流体动力学(CFD)软件STARCCM+,分别采用2种网格方法对一模型尺度滑行艇进行数值模拟,通过对试验结果进行对比和不确定度分析,对数值方法进行确认和验证。在此基础上,采用重叠网格方法和重新建模法对不同航速滑行艇进行绕流场数值模拟。并进行阻力和航态数值结果对比。结果表明,与重叠网格方法相比,重新建模方法的计算精度和计算效率均所有提高。     

基于STAR-CCM+的滑行艇阻力研究

为研究滑行艇的航行阻力问题,首先建立滑行艇的几何模型,然后基于STAR-CCM+软件对其运动进行数值模拟。获得滑行艇航行时阻力随航速的变化规律,并将数值计算结果与试验值进行比较,得到的计算结果与试验值数据基本吻合。证明了在STAR-CCM+中能够有效模拟滑行艇运动的阻力性能,该方法对于文中的实例具有较高的准确性,可为滑行艇阻力的预报提供参考。     

滑行艇不同漂角滑行状态下的水动力性能

对于滑行艇的水动力性能研究通常都以船模试验来解决,但是滑行艇由于模型小,航速高,试验条件较为苛刻,这部分研究并不够充分。通过CFD方法能科学的模拟计算其航行情况,克服了试验的局限性,而且,在研究中将空气和水结合起来考虑,更符合实际情况,对进一步深入研究滑行艇水动力性能有重要意义。随着数值模拟技术的发展,用数值方法模拟滑行艇的运动状况来研究其运动性能,将成为具有重要意义的解决方案。本文以斜航试验为基础,建立7个不同漂角下的计算模型,并运用流体力学软件Fluent展开滑行艇在滑行状态下的数值模拟,对数值结果进行计算处理,并通过计算得到水动力系数测定曲线,为滑行艇水动力系数的数值测定提供一种摆脱实验条件限制的参考方法,对滑行艇水动力性能研究有一定的实际意义和参考价值。     

基于重叠网格的水陆两栖飞机静水滑行模拟

为探讨STAR-CCM+仿真软件处理水面飞行器在静水面滑行问题的可行性,采用重叠网格和欧拉VOF方法追踪气液二相交界面的动力学特性,获得相应的水动力性能,并将仿真计算结果与模型静水面滑行试验结果进行对比。结果表明,仿真结果与试验值吻合度较高,计算所捕捉到流场信息与实际试验现象呈现出了良好的一致性。从定性和定量的角度验证计算结果的可靠性,说明使用STAR-CCM+软件基于重叠网格方法进行水面飞行器静水面滑行仿真是可行的。     

复合材料地效翼船浮筒结构设计

对4 t级上单翼布局地效翼船平台提出采用双剑杆连接的夹层复合材料支撑式浮筒结构设计方案,根据浮筒外形尺寸和内部纵横向结构件布置建立几何模型,针对地效翼船单侧着水情况下浮筒对称和非对称受载工况,利用有限元软件MSC.Patran/Nastran对浮筒变形和应力分布进行仿真计算,校核浮筒强度,验证结构设计的合理性,并对危险区域提出结构加强方案。     

滑行艇纵向运动响应与静水航行数值模拟分析

运用CFD软件FLUENT,采用动网格技术,通过编制的运动预报程序求解耦合运动方程,比较滑行艇排水航行、过渡航行、滑行三种不同状态下航行姿态及周围流场情况,分析了滑行艇响应运动过程中重心位置及纵摇角度的变化,并展开对应工况下滑行艇以固定姿态不涉及动网格技术的静水直航数值模拟,将计算结果与运动响应结果比较分析.得出了滑行艇由排水航行状态过渡到滑行状态底部动压力变化.为关于滑行艇水动力性能的研究提供了可靠的计算研究模型.     

滑行艇阻力计算方法对比研究

[目的]小型快艇具有机动灵活、隐蔽等特点,滑行艇作为小型快艇的重要种类,被广泛应用于民用和军事用途,因而准确计算滑行艇阻力对滑行艇性能的改进就显得尤为重要。[方法]首先,基于根据美国62系列滑行艇船型资料设计得到的一型滑行艇,分别运用半理论半经验方法和CFD方法对该型艇模型阻力性能进行计算,然后,通过船模试验予以验证并对采用各种方法所得计算结果进行分析。[结果]研究表明,半理论半经验方法可以较好地模拟该型滑行艇阻力变化趋势,CFD方法在高速滑行状态下可以达到较高的计算精度,最小误差仅为0.38%。[结论]所得结果表明STAR CCM+软件能够有效模拟该型滑行艇的阻力性能,而在具体计算中采用何种方法则可根据所需精度和条件进行相应的取舍和选择。     

穿梭油轮与浮筒碰撞的有限元仿真分析

穿梭油轮靠近浮筒时,如果出现人为失误或者机械失效,穿梭油轮可能会与浮筒发生碰撞。由于穿梭油轮质量很大,其与浮筒碰撞危害不容忽视。本文采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对穿梭油轮与浮筒的碰撞进行研究,计算出70 000 t穿梭油轮分别以侧向和正向方式碰撞浮筒的情形下,能量转换,结构损伤程度和撞击力的数据,分析了碰撞的危害性。本文的研究成果对穿梭油轮与浮筒碰撞的风险评估具有实用价值。     

双断级滑行艇阻力性能优化方法

阻力性能是双断级滑行艇水动力性能最为重要的内容之一,本文提出一种基于CFD模拟的优化方法,结合艇底斜升角、断级高度、断级总长等因素对某双断级滑行艇进行了静水阻力优化及试验验证。结果表明:CFD计算值与模型试验结果吻合度较高,各因素对艇体阻力均有较为明显的影响,断级高度和断级总长的增大一定程度地增强了双断级滑行艇的滑行效率。优化研究实现了双断级滑行艇阻力系数R/?低于0.25的技术指标,验证了基于CFD的优化方法的可靠性。