本文關(guān)鍵詞：潛艇水動力計(jì)算及型線生成研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：潛艇是一種帶附加翼和突出體的復(fù)雜三維幾何體，其指揮臺、尾翼附近的流動，以及艇身周圍的繞流場都是相當(dāng)?shù)湫偷娜S主/附體流動現(xiàn)象。這類流動不僅具有復(fù)雜的流動分離結(jié)構(gòu)，而且常常不穩(wěn)定，也是噪聲發(fā)生的主要區(qū)域。因此，潛艇水動力的計(jì)算，以及在合理確定主附體相對位置及連接形式基礎(chǔ)上的水動力性能優(yōu)化便顯得格外重要。實(shí)現(xiàn)該目的以前主要依靠試驗(yàn)，但由于試驗(yàn)周期長、成本高，因而，急需一種更為經(jīng)濟(jì)的途徑來加快研究進(jìn)程。 目前，CFD軟件以其模擬復(fù)雜流動現(xiàn)象的強(qiáng)大功能、人機(jī)對話的界面操作以及直觀清晰的流場顯示得到了人們的廣泛關(guān)注，其發(fā)展在發(fā)達(dá)國家得到了工業(yè)界和政府部門的大力支持。借助CFD軟件這一開發(fā)平臺，研究人員可以避免編程方面繁瑣沉重的重復(fù)勞動，從而加快工作進(jìn)度，提高研究工作的質(zhì)量和水平。 本文即利用商業(yè)軟件FLUENT對潛艇繞流的粘性流場進(jìn)行數(shù)值模擬。首先針對一模型艇和帶指揮臺的水滴型潛艇采用前處理軟件GAMBIT建模、FLUENT求解器進(jìn)行計(jì)算，分別得出它們在不同漂角下運(yùn)動的升沉力系數(shù)和直航時(shí)表面壓力分布，并與試驗(yàn)及其它理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對照，證明了FLUENT軟件解決此類問題的有效性。接著，為了探討CFD在潛艇操縱運(yùn)動水動力預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用能力和預(yù)報(bào)精度，針對作操縱運(yùn)動的主體和帶附體的全艇體，在一定攻角和漂角下的水動力進(jìn)行計(jì)算，取得了工程上較為滿意、實(shí)用的精度，為解決潛艇操縱運(yùn)動水動力預(yù)報(bào)的困難做出了有益的探索。為考察潛艇附體與主體的相對位置對水動力的影響，分別建模計(jì)算了指揮臺圍殼相對于主艇體處于六種不同位置情況下的水動力及艇尾漿盤面處軸向速度等值線分布，逐一比較后得出一種水動力性能相對較佳的指揮臺圍殼相對位置。由于尾部螺旋槳是潛艇噪聲的主要來源之一，且螺旋槳所處區(qū)域的流場均勻程度與其產(chǎn)生的噪音直接相關(guān)。因此，對潛艇尾部流場的研究就顯得相當(dāng)重要。本文從實(shí)際情況出發(fā)，對潛艇尾翼(包括尾水平翼和方向舵)與主艇體的不同連接形式對尾部流場的影響展開研究，通過計(jì)算比較各種連接形式下螺旋槳盤面處的流場分布，得出了一種較佳的連接形式。 誠然，附體與主體的相對位置及連接形式對潛艇水動力有著重要影響，但主附體的合理配合，對于優(yōu)化潛艇阻力性能、減振降噪的作用同樣不可忽視。本文根據(jù)公開發(fā)表的一些潛艇資料，在建立潛艇型值數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，應(yīng)用非均勻有理B樣條(Non-UniformRationalB-Spline，，NURBS)方法開發(fā)了潛艇(主體)型線生成的計(jì)算機(jī)程序，可以通過改變型值，方便地生成不同形狀的艇體，為研究潛艇主附體的合理配合形式，以及開發(fā)應(yīng)用NURBS方法計(jì)算優(yōu)化潛艇水動力的程序奠定了良好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：潛艇 水動力 操縱性 型線 NURBS
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：U661
【目錄】：

• 第1章 緒論8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 潛艇水動力計(jì)算9-13
• 1.3 船體型線生成研究進(jìn)展13-16
• 1.4 本文的主要工作16-18
• 第2章 FLUENT軟件簡介18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 GAMBIT簡介18-19
• 2.3 FLUENT解算器簡介19-21
• 2.4 FLUENT求解器簡介21-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 基本理論與數(shù)值方法25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 控制方程25-28
• 3.2.1 Navier-Stokes方程25-26
• 3.2.2 RANS方程26
• 3.2.3 湍流模型26-28
• 3.3 邊界條件28-29
• 3.4 數(shù)值方法29-35
• 3.4.1 網(wǎng)格生成29-33
• 3.4.2 方程離散33-35
• 3.4.3 求解算法35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第4章 潛艇水動力計(jì)算研究37-47
• 4.1 引言37-38
• 4.2 模型艇水動力數(shù)值計(jì)算38-41
• 4.2.1 計(jì)算模型38-39
• 4.2.2 計(jì)算條件39
• 4.2.3 計(jì)算結(jié)果及分析39-41
• 4.3 潛艇直航運(yùn)動時(shí)表面壓力分布計(jì)算41-43
• 4.3.1 引言41-42
• 4.3.2 計(jì)算結(jié)果及分析42-43
• 4.4 潛艇操縱運(yùn)動水動力計(jì)算43-46
• 4.4.1 引言43
• 4.4.2 計(jì)算結(jié)果與分析43-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第5章 潛艇附體與主體的相對位置及連接形式研究47-58
• 5.1 引言47
• 5.2 潛艇操縱面的布置形式47-48
• 5.2.1 首升降舵47-48
• 5.2.2 尾鰭的布置48
• 5.3 指揮臺位置對潛艇水動力的影響48-52
• 5.3.1 建模49
• 5.3.2 直航運(yùn)動水動力計(jì)算49-51
• 5.3.3 操縱運(yùn)動水動力計(jì)算51-52
• 5.4 指揮臺與主體的連接形式研究52-54
• 5.4.1 引言52-54
• 5.4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析54
• 5.5 潛艇尾附體與艇體的連接形式研究54-57
• 5.5.1 研究現(xiàn)狀54-55
• 5.5.2 建模及理論計(jì)算55
• 5.5.3 計(jì)算結(jié)果及分析55-57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 第6章 潛艇型線生成研究58-67
• 6.1 引言58
• 6.2 NURBS及其基本原理和方法58-63
• 6.2.1 NURBS58-60
• 6.2.2 型值點(diǎn)的參數(shù)化60-61
• 6.2.3 三次B樣條曲線控制頂點(diǎn)反算61-63
• 6.3 潛艇型線的生成63-66
• 6.3.1 程序介紹63-64
• 6.3.2 潛艇型線生成64-66
• 6.4 本章小結(jié)66-67
• 第7章 總結(jié)與展望67-70
• 7.1 全文總結(jié)67-68
• 7.2 研究展望68-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的科研情況79

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 劉祖源;林小平;周朝暉;;潛艇指揮臺位置對水動力的影響研究[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

2 胡志強(qiáng);林揚(yáng);谷海濤;;水下機(jī)器人粘性類水動力數(shù)值計(jì)算方法研究[J];機(jī)器人;2007年02期

3 劉明靜;李日杰;劉傳云;;數(shù)學(xué)艇型建模研究[J];艦船科學(xué)技術(shù);2013年01期

4 王紀(jì)會;劉彥森;曹穎;;水下航行體流體激振力分布特性的分析[J];中國科技信息;2011年24期

5 周杰;;基于CFD的UUV外掛魚雷位置分析[J];魚雷技術(shù);2010年06期

6 李艷;方智勇;姚震球;;數(shù)值模擬不同艉翼型式在相應(yīng)位置的潛艇尾流場[J];造船技術(shù);2007年06期

7 李申;;加強(qiáng)流體力學(xué)技術(shù)研究引領(lǐng)船舶海洋工程創(chuàng)新[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2012年22期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李剛;穿梭潛器水動力特性的數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

2 宋桂霞;水陸兩棲車輛減阻增速關(guān)鍵問題研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 宋洪均;斜拉索脫渦振動和風(fēng)雨激振研究[D];燕山大學(xué);2007年

2 李佳;近水面航行潛體若干水動力的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

3 劉國營;基于ANSYS和FLUENT的海底沉積物原位保真采樣系統(tǒng)性能分析[D];中國海洋大學(xué);2009年

4 郭志彬;潛器操縱性水動力及多體干擾研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

5 尹紀(jì)富;傾斜線列陣的渦激振動研究[D];江蘇科技大學(xué);2010年

6 張祥偉;拖輪模擬器中船間水動力作用數(shù)學(xué)模型研究[D];大連海事大學(xué);2012年

7 王健;基于FLUENT的CFD方法在船海工程中的實(shí)用性研究[D];大連理工大學(xué);2012年

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本文編號：428958