發(fā)布時(shí)間：2017-06-07 12:03

  本文關(guān)鍵詞：潛艇水動(dòng)力計(jì)算及型線(xiàn)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(tái)、尾翼附近的流動(dòng)，以及艇身周?chē)睦@流場(chǎng)都是相當(dāng)?shù)湫偷娜S主/附體流動(dòng)現(xiàn)象。這類(lèi)流動(dòng)不僅具有復(fù)雜的流動(dòng)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(dòng)力的計(jì)算，以及在合理確定主附體相對(duì)位置及連接形式基礎(chǔ)上的水動(dòng)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(zhǎng)、成本高，因而，急需一種更為經(jīng)濟(jì)的途徑來(lái)加快研究進(jìn)程。 目前，CFD軟件以其模擬復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象的強(qiáng)大功能、人機(jī)對(duì)話(huà)的界面操作以及直觀清晰的流場(chǎng)顯示得到了人們的廣泛關(guān)注，其發(fā)展在發(fā)達(dá)國(guó)家得到了工業(yè)界和政府部門(mén)的大力支持。借助CFD軟件這一開(kāi)發(fā)平臺(tái)，研究人員可以避免編程方面繁瑣沉重的重復(fù)勞動(dòng)，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(duì)潛艇繞流的粘性流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。首先針對(duì)一模型艇和帶指揮臺(tái)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?cè)诓煌窍逻\(yùn)動(dòng)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(duì)照，證明了FLUENT軟件解決此類(lèi)問(wèn)題的有效性。接著，為了探討CFD在潛艇操縱運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用能力和預(yù)報(bào)精度，針對(duì)作操縱運(yùn)動(dòng)的主體和帶附體的全艇體，在一定攻角和漂角下的水動(dòng)力進(jìn)行計(jì)算，取得了工程上較為滿(mǎn)意、實(shí)用的精度，為解決潛艇操縱運(yùn)動(dòng)水動(dòng)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(duì)位置對(duì)水動(dòng)力的影響，分別建模計(jì)算了指揮臺(tái)圍殼相對(duì)于主艇體處于六種不同位置情況下的水動(dòng)力及艇尾漿盤(pán)面處軸向速度等值線(xiàn)分布，逐一比較后得出一種水動(dòng)力性能相對(duì)較佳的指揮臺(tái)圍殼相對(duì)位置。由于尾部螺旋槳是潛艇噪聲的主要來(lái)源之一，且螺旋槳所處區(qū)域的流場(chǎng)均勻程度與其產(chǎn)生的噪音直接相關(guān)。因此，對(duì)潛艇尾部流場(chǎng)的研究就顯得相當(dāng)重要。本文從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)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(duì)尾部流場(chǎng)的影響展開(kāi)研究，通過(guò)計(jì)算比較各種連接形式下螺旋槳盤(pán)面處的流場(chǎng)分布，得出了一種較佳的連接形式。 誠(chéng)然，，附體與主體的相對(duì)位置及連接形式對(duì)潛艇水動(dòng)力有著重要影響，但主附體的合理配合，對(duì)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(kāi)發(fā)表的一些潛艇資料，在建立潛艇型值數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用非均勻有理B樣條(Non-UniformRationalB-Spline，NURBS)方法開(kāi)發(fā)了潛艇(主體)型線(xiàn)生成的計(jì)算機(jī)程序，可以通過(guò)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(kāi)發(fā)應(yīng)用NURBS方法計(jì)算優(yōu)化潛艇水動(dòng)力的程序奠定了良好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：潛艇 水動(dòng)力 操縱性 型線(xiàn) NURBS
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類(lèi)號(hào)】：U661
【目錄】：

• 第1章 緒論8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 潛艇水動(dòng)力計(jì)算9-13
• 1.3 船體型線(xiàn)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(jiǎn)介18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 GAMBIT簡(jiǎn)介18-19
• 2.3 FLUENT解算器簡(jiǎn)介19-21
• 2.4 FLUENT求解器簡(jiǎn)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(dòng)力計(jì)算研究37-47
• 4.1 引言37-38
• 4.2 模型艇水動(dòng)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(dòng)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(dòng)水動(dòng)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(duì)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(tái)位置對(duì)潛艇水動(dòng)力的影響48-52
• 5.3.1 建模49
• 5.3.2 直航運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力計(jì)算49-51
• 5.3.3 操縱運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力計(jì)算51-52
• 5.4 指揮臺(tái)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(xiàn)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(xiàn)控制頂點(diǎn)反算61-63
• 6.3 潛艇型線(xiàn)的生成63-66
• 6.3.1 程序介紹63-64
• 6.3.2 潛艇型線(xiàn)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(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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5 周杰;;基于CFD的UUV外掛魚(yú)雷位置分析[J];魚(yú)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(chǎng)[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(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 李剛;穿梭潛器水動(dòng)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(chē)輛減阻增速關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 宋洪均;斜拉索脫渦振動(dòng)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(dòng)力的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

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4 郭志彬;潛器操縱性水動(dòng)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(xiàn)列陣的渦激振動(dòng)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(dòng)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

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

本文編號(hào)：428959