【摘要】：隨著海洋戰(zhàn)略成為我國重要發(fā)展戰(zhàn)略,海上航行體的節(jié)能研究成為熱點。航行體在水中主要受到三種阻力:壓差阻力、興波阻力和摩擦阻力。而其中摩擦阻力占有很大比例。平板作為水下航行體的基本組成單元,設(shè)計一種適用較大實驗平板在水槽、水池或河流等實際工況中的阻力測量實驗裝置,具有十分重要的理論和實際意義。根據(jù)設(shè)計需求,在國內(nèi)外流阻測試裝置和測量方法研究的基礎(chǔ)上,進行了水下平板阻力測量實驗裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計與測試原理設(shè)計,并在加工裝配后對實驗裝置進行校核及標定實驗。主要研究工作如下:(1)設(shè)計搭建了一種水下平板阻力測量實驗裝置。根據(jù)實驗裝置設(shè)計需求,提出實驗裝置測試原理及總體方案,確定實驗裝置具體結(jié)構(gòu)尺寸及設(shè)計,并對實驗裝置進行三維建模、二維裝配圖及零件圖的繪制,完成對所設(shè)計實驗裝置的生產(chǎn)加工及裝配。所設(shè)計搭建的實驗裝置裝拆方便,可實現(xiàn)對水下平板表面阻力特性測量。(2)對所設(shè)計搭建的實驗裝置進行了相關(guān)性能測試。對實驗裝置測試系統(tǒng)和傳感器精度進行校核,剔除測試系統(tǒng)誤差;對實驗裝置水平狀態(tài)摩擦阻力進行測量,驗證滑動載體選擇的合理性;對實驗裝置傾斜一定角度的標定,測量實驗平板克服摩擦力運動時的最小角度,驗證實驗裝置測試原理可行性。(3)設(shè)計實驗裝置水池拖曳驗證實驗。通過對光滑實驗平板表面阻力特性測量,驗證實驗裝置設(shè)計的可行性,以及測試原理的合理性,并根據(jù)實驗采集到的數(shù)據(jù)對實驗裝置進行改進,對影響數(shù)據(jù)波動的因素進行了相關(guān)分析。(4)對實驗裝置外流場進行相關(guān)數(shù)值模擬。在FLUENT中基于k-ε模型對實驗裝置外部流場進行了數(shù)值模擬,并將仿真模擬得到的摩擦阻力值與理論計算、水池實驗進行了比較,對實驗裝置速度流場進行分析并繪制相關(guān)速度矢量圖,觀察實驗平板表面的速度分布,對水池實驗有一個補充驗證。
【圖文】：

江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第三章 實驗裝置搭建及性能測試對水下平板阻力測量實驗裝置的具體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，并進行相關(guān)性能標定。首據(jù)公式計算出水下平板表面的摩擦阻力，然后對傳感器型號及相應(yīng)的滑動載體進擇設(shè)計。通過對實驗裝置的三維建模、二維裝配圖及零件圖繪制，完成裝置的生工及裝配。并對實驗裝置進行相關(guān)性能測試，從而驗證裝置設(shè)計的合理性與可行第四章 實驗裝置水池實驗驗證對水下平板阻力測量實驗裝置進行水池拖曳實驗驗證。在江蘇科技大學(xué)船舶與工程學(xué)院拖曳水池中進行裝置驗證實驗，通過對實驗平板在不同速度下的表面阻量，，進一步驗證裝置設(shè)計的可行性，以及測試原理的合理性。第五章 基于 FLUENT 的實驗裝置外流場數(shù)值模擬對實驗平板外流場進行數(shù)值模擬。根據(jù)流體力學(xué)理論，在 FLUENT 中采用標 模型對水下實驗平板表面摩擦阻力、外部流場進行仿真模擬，通過對裝置模型真，驗證實驗裝置的合理性。

驗裝置的平行度帶來的原始誤差。傳統(tǒng)拖曳式裝置測量方法相比，操作簡單，可以更直觀的測量出不平板表面的阻力大小，測量結(jié)果準確可靠。行水下平板表面阻力特性測試實驗過程中，實驗平板表面所受到的力和流體沿平板表面所產(chǎn)生的粘性摩擦阻力共同影響造成的，所以數(shù)為實驗平板受水流沖擊運動時所受到的總阻力。結(jié)合以往對水下的測量方法，本文采用直接測量的方式，將所需測量的阻力值經(jīng)測輸至計算機監(jiān)測、存儲、處理。所設(shè)計的實驗裝置需具有如下功能要實驗裝置可適應(yīng)不同的測試環(huán)境；實驗平板表面阻力測量方法簡單且易操作；通過輔助機構(gòu)，可實現(xiàn)平板在水池、水槽等實際工況中進行阻力測采集系統(tǒng)可顯示記錄瞬時值、最值及其動態(tài)過程。上述對水下平板阻力測量實驗裝置的設(shè)計要求，對裝置結(jié)構(gòu)部分提實驗裝置部分主要由主體支撐架、滑移構(gòu)件、測力傳感器、信號采機構(gòu)等單元組成，如圖 2.1 為實驗裝置結(jié)構(gòu)簡圖。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U661.7

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本文編號：2688714