本文關(guān)鍵詞：船舶變形減搖鰭的升力機(jī)理及建模研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 減搖鰭借助鰭上產(chǎn)生的升力來(lái)抵抗海浪作用在船舶上的橫搖力矩。增加鰭上的升力,將能起到更好的減搖效果。采用變形設(shè)計(jì)的減搖鰭,僅僅依靠直接改變壁面形狀就可以起到很好的增升效果,配合相應(yīng)的控制算法進(jìn)而使得減搖鰭的減搖性能得到提升。變形減搖鰭升力模型的建立對(duì)今后減搖鰭的設(shè)計(jì)工作有很重要的指導(dǎo)意義。 數(shù)學(xué)建模的方法有很多種,但面對(duì)減搖鰭的特殊性,傳統(tǒng)的建模方法不在適用。本文所做的研究,就是通過(guò)借助CFD軟件的計(jì)算,來(lái)完成對(duì)變形減搖鰭升力模型建立。通過(guò)引入對(duì)流經(jīng)減搖鰭表面的流體進(jìn)行控制的思想,來(lái)優(yōu)化或提高減搖鰭的升力系數(shù)。通過(guò)改變減搖鰭的鰭型來(lái)控制流經(jīng)減搖鰭表面的流體,使得它們按照有利的方向去流動(dòng),從而使得減搖鰭能在不變的攻角下提供更多的升力。 對(duì)減搖鰭進(jìn)行升力建模的過(guò)程,實(shí)際上就是對(duì)減搖鰭進(jìn)行CFD計(jì)算的過(guò)程。依據(jù)流體力學(xué)中由牛頓經(jīng)典力學(xué)動(dòng)量定理推導(dǎo)而來(lái)的邊界層定理,提出了改變減搖鰭前緣的增升方案。用CFD軟件完成了對(duì)這種變形減搖鰭鰭型相應(yīng)的升力模型建立,初步的計(jì)算表明通過(guò)前緣變形能很大幅度的提高升力。 最后一章借助當(dāng)前仿生學(xué)的研究和設(shè)想,提出了模仿駝背鯨前鰭的變形減搖鰭。資料表明駝背鯨前鰭的前緣突出部有利于其自身前鰭上的升力提升。論文中提出了一種模仿駝背鯨前鰭的減搖鰭,這種鰭型的前緣有正弦形的突出部。借助計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT,對(duì)這種模仿駝背鯨前鰭的新型鰭型進(jìn)行了數(shù)值模擬流場(chǎng)計(jì)算,并與相同幾何尺寸的標(biāo)準(zhǔn)NACA0015減搖鰭所測(cè)得的水池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)采用了前緣有圓形突出部設(shè)計(jì)的新型減搖鰭在相同條件下能提供更多的升力。就仿駝背鯨減搖鰭模型參數(shù)的敏感性與有效性進(jìn)行了計(jì)算,在眾多模型中篩選出了能提供升力最大的模型,最后依據(jù)此升力模型進(jìn)行了船舶海浪下的減搖仿真計(jì)算。
【關(guān)鍵詞】：減搖鰭 變形 仿生 駝背鯨 FLUENT
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：U664.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題的來(lái)源、目的和意義10-13
• 1.2 減搖鰭升力模型的建立13-14
• 1.3 論文研究的主要問(wèn)題14-15
• 1.4 論文主要內(nèi)容15-16
• 第2章 建模工具FLUENT16-25
• 2.1 流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)描述16-17
• 2.2 FLUENT提供的湍流模型17-21
• 2.3 壁面函數(shù)21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 FLUENT參數(shù)設(shè)置與建模25-39
• 3.1 GAMBIT網(wǎng)格劃分25-28
• 3.2 FLUENT計(jì)算設(shè)置28-33
• 3.2.1 求解器設(shè)置28-30
• 3.2.2 邊界條件設(shè)置30-32
• 3.2.3 離散格式與欠松散因子32-33
• 3.2.4 判斷計(jì)算完畢的標(biāo)準(zhǔn)33
• 3.3 標(biāo)準(zhǔn)鰭驗(yàn)證性計(jì)算33-38
• 3.3.1 水池實(shí)驗(yàn)34-36
• 3.3.2 FLUENT建模計(jì)算36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 邊界層控制與前緣變形減搖鰭39-50
• 4.1 邊界層定理39-40
• 4.2 前緣變形減搖鰭40-47
• 4.2.1 傳統(tǒng)增升方式40-41
• 4.2.2 前緣變形的型線設(shè)計(jì)41-42
• 4.2.3 變形方法與材料選取42-47
• 4.3 前緣變形減搖鰭升力模型47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 仿駝背鯨減搖鰭50-70
• 5.1 駝背鯨的前鰭50-51
• 5.2 仿駝背鯨鰭風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)51-52
• 5.3 FLUENT數(shù)值計(jì)算52-55
• 5.3.1 GAMBIT建模52-53
• 5.3.2 FLUENT計(jì)算53-55
• 5.4 前緣突出部的幾何外形對(duì)升力的影響55-64
• 5.4.1 線型設(shè)計(jì)55-57
• 5.4.2 多形態(tài)的仿駝背鯨鰭升力模型建立57-60
• 5.4.3 對(duì)計(jì)算結(jié)果的討論60-64
• 5.5 仿駝背鯨鰭減搖訪真64-69
• 5.5.1 減搖力矩64
• 5.5.2 海浪理論及隨機(jī)海浪仿真64-66
• 5.5.3 減搖仿真66-69
• 5.6 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果75-76
• 致謝76

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 金鴻章;潘艷;楊波;;小攻角下駝背鯨減搖鰭的理論計(jì)算[J];船舶力學(xué);2010年11期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 王帆;零航速減搖鰭仿生機(jī)理及控制關(guān)鍵技術(shù)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 潘立鑫;水下機(jī)器人近水面橫遙減搖控制策略研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

3 高妍南;基于變形仿生鰭的機(jī)器人減搖控制策略研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 王思研;變形鰭在低航速下升力建模與控制策略研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 趙淑香;零航速下減搖鰭的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與能量?jī)?yōu)化研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

3 陳林;仿生鰭在船舶減搖中的應(yīng)用與仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

4 黃丹;零航速下襟翼鰭升力建模與控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

5 潘艷;變形減搖鰭及其在水下機(jī)器人中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

6 孟祥振;綜合減搖系統(tǒng)參數(shù)配置及控制器優(yōu)化研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：船舶變形減搖鰭的升力機(jī)理及建模研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：260006