航母是具有復(fù)雜外形的鈍體結(jié)構(gòu),并且航母在海上航行時,具有六自由度復(fù)雜的運動形態(tài)。航母的空氣流場會出現(xiàn)渦結(jié)構(gòu)的分離、再附和旋渦脫落等復(fù)雜的湍流流動現(xiàn)象,而艦載機的安全起降對飛行甲板上層上方的流場特性有苛刻的要求,所以會嚴(yán)重威脅飛行員的生命和艦載機的飛行安全。計算流體動力學(xué)（Computational Fluid Dynamics）在航母甲板流場研究中得到了廣泛的應(yīng)用,可以為艦載機的安全起降和測風(fēng)裝置的布置提供依據(jù)。論文基于計算流場動力學(xué)理論,使用ICEM劃分計算域的網(wǎng)格,采用FLUENT軟件對航母進行了全尺寸的空氣流場的仿真計算。選用基于壓力的SIMPLE壓力速度耦合算法和Standard-湍流模型,開展了航母在不同風(fēng)向角下穩(wěn)態(tài)的計算,論文得到了不同風(fēng)向角對飛行甲板上方的空氣流場特性的影響,研究表明:-15°風(fēng)向角時,右舷前端武器平臺和后端武器平臺對其周圍水平甲板存在較大的影響,艦島左側(cè)存在較大的速度梯度,速度變化較大,右側(cè)渦結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜,短距起飛跑道的安全起飛受到較大的影響。本文擬合航母的橫搖和縱搖運動為周期性的正弦運動,基于FLUENT動網(wǎng)格技術(shù)和UDF,實現(xiàn)了航母運動,開展了航母... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

航空母艦戰(zhàn)斗群航母戰(zhàn)斗群是艦載機的海上起降平臺，其主要攻擊力量是艦載機，艦載機在航母上

圖 2.1 三維計算網(wǎng)格為了能利用計算機進行計算求解，需要將物理問題的微分型的控制方程轉(zhuǎn)化為節(jié)點上的代數(shù)方程組。論文在直角坐標(biāo)系下建立船舶空氣流場的連續(xù)性方程的離散方程，三維計算網(wǎng)格劃分如圖 2.1 所示。對(2-1)連續(xù)性方程對控制體方程兩邊積分：t0n e t e n n e tb s w b w s s w bu v wdx dydz dy dxdz dz dxdyx y z + + = (2-12)以方程左側(cè)第一積分項的運算為例進行運算：t t=n e ne wb s w b suu udx dydz dydzx x x t=nE PP Wb sPE WPu uu udydzδ x δx (2-13=( ) ( )E p P WPE WPy z y zu u u uδ x δxΔ Δ Δ Δ 把離散方程表達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)形式：P P W W E E S S N N B B T Ta u a u a u a u a u a u a uy z y z x z x z x y x y = + + + + + Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ

并包含了一些不穩(wěn)定的成分，在航母表面幾何結(jié)構(gòu)生成的自由渦是非粘性和粘性相互作用產(chǎn)生的，其中由于邊緣和尖角產(chǎn)生的渦稱為不穩(wěn)定流動。這些不穩(wěn)定成分通常是高頻的，會很快消失，他們的平均值通過穩(wěn)態(tài)求解就能被合理準(zhǔn)確地捕捉到。本章對 SFS 船型空氣流場進行了穩(wěn)態(tài)計算，并利用文獻中的風(fēng)洞實驗結(jié)果驗證了方法的可行性和計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。3.1 甲板風(fēng)的定義在本文航母甲板流場流場特性研究中，需要定義甲板風(fēng)，甲板風(fēng)的定義如圖 3.1 所示，在如圖所示的坐標(biāo)系下，在大氣自然風(fēng)windV 的條件下，航母的的航行速度為shipV 甲板風(fēng)定義為船速和風(fēng)速的矢量差，即為wod wind shipV = V V。假設(shè)shipV 和windV 均與海平面平行，定義甲板風(fēng)的值為wodV ，其在 X、Y、Z 軸的分速度風(fēng)別為 U、V 和 W,定義甲板風(fēng)的大小為BU ，方向角為θ ，如圖 3.1 所示。圖 3.1 中所示的甲板風(fēng)為左舷風(fēng)，右舷風(fēng)關(guān)于 X 軸對稱的相反方向。在論文的各章節(jié)中的入口風(fēng)條件均為甲板風(fēng)，并規(guī)定正風(fēng)向角為左舷風(fēng)，負(fù)風(fēng)向角為右舷風(fēng)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]風(fēng)向?qū)ε灤装辶鲌鼋Y(jié)構(gòu)影響的數(shù)值研究[J]. 孫鵬,劉文峰,鐘兢軍,陳圣濤.  大連海事大學(xué)學(xué)報. 2016(01)
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[3]艦船非定常氣流場數(shù)值模擬[J]. 賀少華,劉東岳.  大連海事大學(xué)學(xué)報. 2015(03)
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碩士論文
[1]航母尾流模擬及艦載機著艦控制的初步研究[D]. 安軍.華中科技大學(xué) 2012
[2]載機艦在風(fēng)、浪中的氣流場數(shù)值模擬研究[D]. 王祎.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[3]艦載直升機系留座分布及系留載荷的仿真研究[D]. 金仲林.南京航空航天大學(xué) 2006



本文編號：3383912