M船是一種綜合了常規(guī)滑行艇優(yōu)良的航行特性、高速多體船的構(gòu)造特性、微氣泡減阻船的阻力特性以及類(lèi)似于氣墊船的靜氣升力特性的高性能船舶。在高速航行時(shí),由于其獨(dú)特的槽道設(shè)計(jì),其興波比常規(guī)滑行艇要小得多,故而大大降低了興波阻力。槽道中的水氣混合現(xiàn)象,使船體潤(rùn)濕,降低介質(zhì)的粘性系數(shù);斷階的設(shè)計(jì)使船體更易于進(jìn)入滑行階段;槽道中的動(dòng)態(tài)高壓區(qū)進(jìn)一步抬升艇體,使其脫離水面,故而摩擦阻力也得以降低。槽道的設(shè)計(jì)使船體形成與多體船類(lèi)似的橫向結(jié)構(gòu),故而具備良好的橫向穩(wěn)定性。可見(jiàn)M船具有優(yōu)異的阻力性能、隱蔽性以及穩(wěn)定性等特點(diǎn),基于M船提出了一種青出于藍(lán)而勝于藍(lán)的船型——雙M船。然而,對(duì)M船的研究依然大多為模型試驗(yàn)方法,局限于阻力與航態(tài)預(yù)報(bào),而對(duì)減阻機(jī)理、流場(chǎng)細(xì)節(jié)以及受力特點(diǎn)等的研究無(wú)從開(kāi)展,同時(shí)模型試驗(yàn)研究費(fèi)時(shí)費(fèi)力,故而基于RANS數(shù)值水池的CFD方法,成為研究手段的不二之選。但是由于M船高速的航行特點(diǎn)、劇烈變化的航態(tài)特點(diǎn)、水氣混合的流場(chǎng)特點(diǎn)以及復(fù)雜的受力特點(diǎn)等問(wèn)題,對(duì)其的數(shù)值模擬研究也存在較多有待解決的難題。因此本研究基于粘性CFD方法,采用重疊網(wǎng)格技術(shù),在商業(yè)軟件STARCCM+的平臺(tái)上,對(duì)雙M船水氣兩相特性與... 

【文章來(lái)源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：103 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

短劍Stiletto號(hào)雙M船M船(或槽道滑行艇)是一種起源于威尼斯的內(nèi)河消波型船，如圖1-2所示，

圖 1-2 M 船典型橫剖圖根據(jù)內(nèi)河限制航道、吃水淺、興波小、隱蔽性好、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等的特點(diǎn)，新型滑行艇，排水量達(dá)到 30t，航速達(dá)到 50kn，體積傅汝德數(shù)不低于 前期研究，選定雙 M 式槽道滑行艇，即雙 M 船作為研究對(duì)象，具體參“美國(guó)作戰(zhàn)艦艇更新辦”的 Stiletto 號(hào)，如表 1-1 為該艦艇的主要參數(shù)表 1-1 Stiletto 號(hào)雙 M 船的主要參數(shù)總長(zhǎng) L 88 ft / 27m型寬 B 40 ft /12m型深 D 18.5 ft /5.6m滿載吃水 d靜 2.5 ft /0.8m動(dòng) V = 50kn18i n /0.457m排水量 Δ 37t滿載航速 V靜水 50 kn 55kn3-4 級(jí)海況 35kn

圖 1-3 技術(shù)路線圖(1)流場(chǎng)的求解不同于經(jīng)驗(yàn)公式和勢(shì)流理論，粘性 CFD 的研究方法是直接對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行求解，在物面上進(jìn)行壓力積分，即得到剛體所受力與力矩。這里就涉及到 N-S 方程的求解和剛體運(yùn)動(dòng)的捕捉。對(duì) N-S 方程的求解包括網(wǎng)格劃分(結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、切割體網(wǎng)格與棱柱體網(wǎng)格等)、離散格式(空間與時(shí)間)、求解算法(SIMPLE、SIMPLEC、PISO 等)、邊界條件(固壁、速度入口、壓力出口、對(duì)稱(chēng)等)、湍流模型(k ε、k ω等)、邊界層(壁面函數(shù))、自由面的處理(level-set、VOF 法)等。對(duì)剛體運(yùn)動(dòng)的捕捉包括隨體網(wǎng)格法、彈簧法、加權(quán)網(wǎng)格變形法、動(dòng)網(wǎng)格法(重疊網(wǎng)格、滑移網(wǎng)格)等；STAR-CCM+中采用 overset mesh 進(jìn)行計(jì)算，采用DFBI(Dynamic Fluid-Body Interaction)模擬剛體的 6-DOF 運(yùn)動(dòng)。此外采用平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(PMM)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)靜水直航的 2-DOF 運(yùn)動(dòng)的模擬，但對(duì)于網(wǎng)格的要求需要單獨(dú)考慮。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]滑行面形狀對(duì)滑行艇阻力與航態(tài)影響數(shù)值分析[D]. 孫華偉.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[2]高速滑行艇縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性預(yù)報(bào)方法研究[D]. 李亞軍.哈爾濱工程大學(xué) 2012

碩士論文
[1]小型高速艇艇型及縱向航行穩(wěn)定性研究[D]. 楊超.江蘇科技大學(xué) 2013
[2]基于CFD的超高速三體滑行艇快速性分析[D]. 蔣一.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]阻流板和導(dǎo)流板對(duì)滑行艇阻力性能的影響研究[D]. 趙超.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[4]三體滑行艇阻力和穩(wěn)定性研究[D]. 王慶旭.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[5]M船型水氣兩相流場(chǎng)特性研究[D]. 陳輝.武漢理工大學(xué) 2011
[6]基于半解析砰擊理論的棱柱形滑行艇“海豚運(yùn)動(dòng)”發(fā)生界限研究[D]. 倪陽(yáng).哈爾濱工程大學(xué) 2011
[7]三體滑行艇船型與阻力性能研究[D]. 孫華偉.哈爾濱工程大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3457970