本文關(guān)鍵詞：基于CFD的高速艦船阻力與尾部伴流場的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速水面艦船軸系附體直接影響著螺旋槳盤面伴流場，而雙臂軸支架是安裝于船尾軸上最靠近螺旋槳的軸系附體。它的翼型、安裝位置、安裝角度等要素的變化不僅影響船舶阻力，而且對槳盤面伴流場的均勻性也有較大影響。不均勻的伴流場易使螺旋槳產(chǎn)生振動和嚴重的空泡，影響螺旋槳的性能。因此，合理設(shè)計雙臂軸支架可以改善槳盤面伴流場。 當今，在各種數(shù)值模擬技術(shù)飛速發(fā)展的階段，通過CFD方法來預報船舶阻力和船尾伴流場已成為可能，如何通過該工具運用合理簡便的預報方法預報軍船阻力和船尾伴流場，，以此來進行附體的多方案優(yōu)選，是船舶流體工作者一個很關(guān)心的問題。 對于高速航行艦船，由于航行姿態(tài)（縱傾、升沉）的變化，以設(shè)計浮態(tài)為基準的阻力理論計算結(jié)果并不能準確預報其實際航行阻力。本文基于RANS方程，劃分多塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，采取一種簡化的迭代方法對高速艦船的阻力進行數(shù)值計算（傅氏數(shù)為0.15～0.45），并將阻力計算結(jié)果與船模試驗值對比。結(jié)果表明該方法充分考慮了船體姿態(tài)的影響，對提高高速艦船的阻力預報精度具有一定的可行性。同時，分析了不同傅氏數(shù)下的自由表面波形圖和波形等值線圖，以及首尾興波隨航速的變化趨勢，符合試驗規(guī)律。除此之外，對3種雙臂軸支架臂安裝角方案的船尾伴流場進行數(shù)值模擬，著重分析了雙臂軸支架安裝角的變化對于尾部伴流均勻性的影響，將結(jié)果和帶軸系附體的船模試驗伴流場進行對比，軸向伴流的軸向變化趨勢與試驗結(jié)果吻合，驗證了方法的可靠性，得出的一些結(jié)論可以為附體方案的優(yōu)選提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：航態(tài) 阻力 船尾伴流 軸系附體 船模試驗
【學位授予單位】：中國艦船研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U661.31;U661.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 研究進展綜述10-13
• 1.2.1 計及航態(tài)影響的船舶阻力預報研究進展10-11
• 1.2.2 船舶軸支架的設(shè)計與船舶尾部伴流預報的研究進展11-12
• 1.2.3 CFD 對船舶伴流場模擬方面的研究進展12-13
• 1.3 本文所用軟件介紹13-15
• 1.3.1 UG NX 軟件介紹13-14
• 1.3.2 ANSYS ICEM CFD 軟件介紹14-15
• 1.3.3 CFX 軟件介紹15
• 1.4 本文的主要工作15-17
• 2 基本理論與數(shù)值方法17-26
• 2.1 流動控制方程17-18
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程17
• 2.1.2 動量守恒方程17
• 2.1.3 RANS 方程17-18
• 2.2 湍流模型18-20
• 2.2.1 k-ε模型18-19
• 2.2.2 k-ω模型19-20
• 2.3 近壁面處理20-22
• 2.3.1 近壁區(qū)流動特點20-21
• 2.3.2 壁面函數(shù)法21-22
• 2.4 離散化方法22
• 2.4.1 有限體積法22
• 2.5 網(wǎng)格生成技術(shù)22-24
• 2.5.1 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格23
• 2.5.2 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格23-24
• 2.6 邊界條件24
• 2.7 本章小結(jié)24-26
• 3 船舶阻力與伴流模型試驗26-34
• 3.1 阻力的成因及分類26-27
• 3.1.1 船體阻力的成因26
• 3.1.2 船體阻力的分類26-27
• 3.2 阻力相似定律27-29
• 3.3 阻力換算29-30
• 3.3.1 傅汝德?lián)Q算法29-30
• 3.4 伴流的概念30-32
• 3.4.1 伴流的成因和分類30-31
• 3.4.2 伴流分數(shù)31
• 3.4.3 伴流的測定31-32
• 3.5 船模試驗32
• 3.5.1 阻力試驗32
• 3.5.2 伴流試驗32
• 3.6 本章小結(jié)32-34
• 4 計及航行姿態(tài)影響的高速水面艦船阻力計算34-46
• 4.1 引言34
• 4.2 航行姿態(tài)平衡的原理34-35
• 4.3 構(gòu)建幾何模型35
• 4.4 構(gòu)建計算域和邊界條件35-36
• 4.5 網(wǎng)格劃分36-38
• 4.6 計算結(jié)果分析與驗證38-45
• 4.6.1 阻力計算結(jié)果與分析38-42
• 4.6.2 壓力及波形計算結(jié)果分析42-45
• 4.7 本章小結(jié)45-46
• 5 船尾流場的數(shù)值模擬46-66
• 5.1 引言46
• 5.2 構(gòu)建幾何模型46-47
• 5.3 構(gòu)建計算域和邊界條件47-48
• 5.4 網(wǎng)格劃分48-49
• 5.5 計算結(jié)果分析與驗證49-64
• 5.5.1 湍流模型的適用性50-51
• 5.5.2 阻力計算結(jié)果與分析51-52
• 5.5.3 伴流計算結(jié)果與分析52-64
• 5.6 本章小結(jié)64-66
• 6 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 全文總結(jié)66
• 6.2 研究展望66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文目錄72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 華漢金,周昭明;高升阻比翼型優(yōu)化及其節(jié)能軸支架設(shè)計[J];船舶工程;2003年02期

2 鄧銳;黃德波;李佳;;從幾種船型阻力的數(shù)值計算探討FLUENT軟件[J];船舶工程;2010年02期

3 程明道,張軍,徐潔,洪方文,趙峰;水池隨車式PIV系統(tǒng)的首次應(yīng)用[J];船舶力學;1999年02期

4 程明道,舒世華,劉曉東,張建武;應(yīng)用均勻設(shè)計方法優(yōu)選雙臂支架臂角度[J];船舶力學;2001年05期

5 張志榮,趙峰,李百齊;繞船體粘性自由面流動的數(shù)值計算(英文)[J];船舶力學;2002年06期

6 蔡榮泉;船舶計算流體力學的發(fā)展與應(yīng)用[J];船舶;2002年04期

7 陳紅梅;都紹裘;;超大型集裝箱船伴流場試驗研究[J];船舶;2006年03期

8 張志麟;王玉蘭;;船舶附體節(jié)能裝置開發(fā)研究和實船應(yīng)用[J];船舶節(jié)能;1995年02期

9 計志也;水面艦艇前軸支架的空化問題[J];船舶力學;1998年05期

10 黃勝;單鐵兵;;附體對船尾伴流場的影響研究[J];哈爾濱工程大學學報;2008年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡健;黃勝;王陪生;;基于CFD的船舶尾部伴流數(shù)值計算方法[A];第二十屆全國水動力學研討會文集[C];2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 高霄鵬;艦艇水動力噪聲的數(shù)值分析與拖曳模測試技術(shù)研究[D];上海交通大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 許輝;小水線面雙體船粘性流數(shù)值模擬[D];武漢理工大學;2004年

2 丁幗嵐;船尾伴流對吊艙推進器水動力性能的影響[D];哈爾濱工程大學;2007年

3 秦江濤;低速肥大船型粘性流數(shù)值模擬[D];武漢理工大學;2007年

4 曹洪建;基于FLUENT的滑行艇阻力計算研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

5 余建偉;基于CFD的船舶阻力計算與預報研究[D];上海交通大學;2009年

6 劉自浩;渦尾船改型優(yōu)化設(shè)計CFD與試驗研究[D];華中科技大學;2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于CFD的高速艦船阻力與尾部伴流場的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：471172