本文關(guān)鍵詞：非光滑水下航行器減阻效能研究　出處：《浙江大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 水下航行器 非光滑 CFD 減阻

【摘要】：目前各類水下航行器正朝著低阻力、低噪聲、高隱蔽性方向發(fā)展,所以現(xiàn)有水下航行器的性能需要進(jìn)一步提高,降低航行阻力是提高航行器性能最有效、最直接的辦法,低阻力的新型水下航行器吸引了越來越多專家學(xué)者的研究。非光滑表面減阻是廣大專家學(xué)者普遍看好的一種新型減阻方式,非光滑減阻是指通過在繞流體表面覆蓋一層非光滑結(jié)構(gòu)(如三角形溝槽、隨行波、凹坑等)來改變近壁區(qū)的湍流結(jié)構(gòu),使近壁區(qū)的湍流猝發(fā)強(qiáng)度減弱,從而降低湍流的強(qiáng)度,減少湍流能量損失,降低繞流體表面阻力。該方法不需要改變繞流體形狀,也不需要增加任何附加設(shè)備,綠色環(huán)保,具有很高的工程應(yīng)用價值。本文在傳統(tǒng)非光滑結(jié)構(gòu)減阻研究的基礎(chǔ)上,提出一種多工況耦合非光滑結(jié)構(gòu)減阻策略,有針對性地降低航行器各部分阻力。本文將流體流過航行器表面的過程分為兩個階段：水平位置階段和流固分離階段,將常見非光滑結(jié)構(gòu)分為兩類：導(dǎo)流性結(jié)構(gòu)(如三角形溝槽)和吸附性結(jié)構(gòu)(如隨行波),并將該非光滑結(jié)構(gòu)分別布置在上述位置,最后對每種組合的減阻機(jī)理進(jìn)行分析,研究每種組合對繞流體摩擦阻力和壓差阻力的影響。本文采用Pro/E+HyperMesh+Fluent搭建數(shù)值模擬仿真體系對非光滑繞流體減阻效能進(jìn)行仿真研究,首先利用Pro/E提取水下航行器水平位置和流固分離位置形狀并進(jìn)行抽象建模,然后利用HyperMesh的CFD模塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分,最后利用Fluent作為求解器進(jìn)行求解。重復(fù)上述過程,分別對0.5-10111/s的航速下每種組合進(jìn)行仿真模擬。利用Fluent的Result模塊進(jìn)行后處理,得到研究所需的各類數(shù)據(jù)和流場特性云圖。分析發(fā)現(xiàn)：在流固分離位置,繞流體的壓差阻力占主導(dǎo)地位,在該位置布置隨行波等吸附性的非光滑結(jié)構(gòu)有吸附分離流體再附著的趨勢,從而提高繞流體尾部壓強(qiáng),降低前后壓差,減小繞流體壓差阻力；在水平位置,繞流體的摩擦阻力占主導(dǎo)地位,在該位置布置三角形溝槽等導(dǎo)流性結(jié)構(gòu)能夠減弱近壁區(qū)的湍流猝發(fā)強(qiáng)度,降低湍流強(qiáng)度,減少湍流能量損失,減少流體表面剪切應(yīng)力,從而降低水平位置所受的摩擦阻力。最后將水平位置和流固分離位置進(jìn)行整合,將吸附性非光滑結(jié)構(gòu)布置在航行器尾部表面,將導(dǎo)流性費(fèi)光滑結(jié)構(gòu)布置在航行器水平位置,同時研究湍流結(jié)構(gòu)改變對流體噪聲的影響,進(jìn)行流體動力學(xué)和噪聲聯(lián)合仿真,仿真結(jié)果表明,相對光滑水下航行器,覆蓋組合式非光滑表面的水下航行器表面摩擦阻力、壓差阻力都有所下降。同時近壁區(qū)的湍流猝發(fā)強(qiáng)度減弱,湍流的強(qiáng)度減弱,湍流能量損失減少,從而減小了壓力脈動強(qiáng)度,最終導(dǎo)致湍流噪聲也降低了。本文提出的多工況耦合非光滑結(jié)構(gòu)減阻策略能夠有針對性的降低航行器各位置阻力。分析過程中所得到的數(shù)據(jù)、流場分布云圖及結(jié)論可以為工程應(yīng)用中非光滑表面結(jié)構(gòu)設(shè)計提供支持,以降低工程設(shè)計的工作量和盲目性,同時可為進(jìn)一步的研究提供理論支持。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U661.311

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐陽;世界各國竟相發(fā)展水下航行器[J];船舶工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息;2000年09期

2 曹貽陵,王敏芳;全能的水下衛(wèi)士——無人水下航行器[J];飛航導(dǎo)彈;2001年04期

3 臧曉京;自主水下航行器[J];飛航導(dǎo)彈;2001年07期

4 ;世界各國競相發(fā)展水下航行器[J];水路運(yùn)輸文摘;2001年06期

5 郭業(yè)才,趙俊渭,陳華偉;水下航行器輻射噪聲譜增強(qiáng)新方法[J];數(shù)據(jù)采集與處理;2002年03期

6 嚴(yán)衛(wèi)生,徐德民,李俊,張福斌;遠(yuǎn)程自主水下航行器建模研究[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2004年04期

7 劉淮;應(yīng)用前景廣闊的無人水下航行器[J];船舶工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息;2004年12期

8 嚴(yán)衛(wèi)生,徐德民,李俊,張福斌;自主水下航行器導(dǎo)航技術(shù)[J];火力與指揮控制;2004年06期

9 傅金祝;;無人水下航行器與自主水下航行器的價值與發(fā)展前景[J];水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù);2006年03期

10 嚴(yán)衛(wèi)生;;某新型遠(yuǎn)程自主水下航行器建模研究[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2006年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 謝文光;劉衛(wèi)東;楊原青;;無人水下航行器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口設(shè)計[A];2009年中國東西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2009年

2 豐少偉;張喬斌;丁少春;;某水下航行器殼體加速度場重構(gòu)研究[A];2010全國機(jī)械裝備先進(jìn)制造技術(shù)(廣州)高峰論壇論文匯編[C];2010年

3 蔡龍飛;王志強(qiáng);;水下航行器艏部腔體噪聲特征分析[A];第十三屆船舶水下噪聲學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2011年

4 吳旭光;董居忠;;受控水下航行器動力學(xué)模型的閉環(huán)參數(shù)辨識[A];1994中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1994年

5 魏娜;賁可榮;章林柯;龐云福;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識的水下航行器源貢獻(xiàn)分析研究[A];2005年全國理論計算機(jī)科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

6 張華;吳寶山;潘子英;;扁平型水下航行器操縱性水動力特性研究[A];2008年船舶水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨中國船舶學(xué)術(shù)界進(jìn)入ITTC30周年紀(jì)念會論文集[C];2008年

7 梁建宏;文力;王田苗;;兩關(guān)節(jié)仿生水下航行器的推進(jìn)與機(jī)動性能研究[A];城鄉(xiāng)飲用水水源安全問題與發(fā)展匯總[C];2009年

8 馬云;石秀華;李執(zhí)山;;微小型水下航行器的設(shè)計[A];2012'中國西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會論文集(Ⅰ)[C];2012年

9 傅曉云;黎飛;李寶仁;;某水下航行器舵機(jī)液壓伺服系統(tǒng)建模仿真[A];中國機(jī)械工程學(xué)會流體傳動與控制分會第六屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

10 高立娥;李洪梅;康鳳舉;;遺傳算法在水下航行器制導(dǎo)系統(tǒng)多任務(wù)調(diào)度中的應(yīng)用[A];仿真計算機(jī)與軟件、仿真方法與建模學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前8條

1 徐陽;世界各國競相發(fā)展水下航行器[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報;2000年

2 李杰　宮智民;無人水下航行器　“大鬧”海底戰(zhàn)場[N];中國國防報;2002年

3 記者 李麗云 通訊員 唐曉偉;哈工程聲吶新技術(shù)為水下航行器裝上“眼睛”[N];科技日報;2013年

4 朱在明;大型水下無人航行器受青睞[N];解放軍報;2003年

5 李新;ISE交付首創(chuàng)自主水下航行器[N];中國船舶報;2009年

6 本報記者 付毅飛;MH370客機(jī)搜索有可能從殘骸上取得突破[N];科技日報;2014年

7 本報記者 肖夏;MH370搜救加時賽：黑匣子信號最后生命期[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道;2014年

8 ;中澳總理會晤談失聯(lián)客機(jī)搜尋工作[N];新華每日電訊;2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 楊燕;水下航行器編隊運(yùn)動規(guī)劃與穩(wěn)定性研究[D];天津大學(xué);2012年

2 趙輝;基于水下航行器導(dǎo)航定位及信息融合技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2007年

3 曹永輝;復(fù)雜環(huán)境下自主式水下航行器動力定位技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

4 楊峻巍;水下航行器導(dǎo)航及數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

5 劉海林;自主式水下航行器的最優(yōu)編隊控制研究[D];中國海洋大學(xué);2013年

6 杜航原;自主式水下航行器同步定位與地圖構(gòu)建算法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

7 楊熙鑫;自主式水下航行器的點(diǎn)鎮(zhèn)定及編隊控制研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

8 于憲釗;微小型水下航行器水動力性能分析及雙體干擾研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

9 王晶;自主水下航行器同步定位與構(gòu)圖方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

10 陳子印;欠驅(qū)動無人水下航行器三維路徑跟蹤反步控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馬少澤;水下航行器測控系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 董洪波;基于嵌入式技術(shù)的水下航行器動力測控系統(tǒng)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

3 黃毅;矢量推進(jìn)水下航行器的建模和控制[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

4 朱健;水下航行器開放式系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

5 王茂勵;無人水下航行器的運(yùn)動建模與控制策略研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

6 曹永輝;小型智能水下航行器控制系統(tǒng)設(shè)計[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

7 崔桐;微小型水下航行器多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

8 付薇;水下航行器拖曳系統(tǒng)運(yùn)動仿真研究[D];中國艦船研究院;2015年

9 龐巖;非光滑水下航行器減阻效能研究[D];浙江大學(xué);2015年

10 丁國宏;水下航行器導(dǎo)航與控制一體化研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

，

本文編號：1336423