本文關鍵詞：基于動網格的兩棲車航行特性數值模擬研究

  更多相關文章： 兩棲車 航行特性 動網格技術 數值模擬 流固耦合

【摘要】：兩棲車輛在特定地理環(huán)境中具有不可替代的作用，由于獨特的行使特性，其研究已成為各國國防科研的重要部分之一。對于高速兩棲車輛，優(yōu)良的水上動態(tài)特性對其安全行駛具有重大作用。目前，國內外關于兩棲車的研究主要采用拖模實驗與數值模擬兩種方法。在兩棲車的數值模擬分析方面，國內主要開展了兩棲車輛的減阻及外形優(yōu)化設計等方面研究。由于真實海況下兩棲車航行時始終處于升沉和縱搖的耦合運動狀態(tài)，通常數值模擬方法無法有效分析兩棲車在靜水中的水動力特性。為此本論文建立了基于動網絡技術的兩棲車輛水上航行動力特性的流固耦合數值模擬方法，將其應用于輪式兩棲車輛水上航行特性的研究，并與實驗結果進行了對比。具體研究內容分為以下幾個部分： 建立了基于網格光順的兩棲車水上航行動態(tài)網格數值計算方法。針對兩棲車輛在水中的運動過程，對比了靜態(tài)網格技術和動態(tài)網格技術方法，確定了動態(tài)網格技術相比于靜態(tài)網格技術的先進性和可行性，選擇了網格光順作為本文計算的動網格方法，并對網格的無關性進行了驗證，且對比確定了多相流模型、湍流模型，建立了兩棲車水上航行流場數值模擬方法。 構建了能夠模擬兩棲車水上運動的數學模型。通過車輛振動的流固耦合運動方程，基于ANSYS—CFX的Fortran語言的二次開發(fā)，結合CEL語言和CFD軟件，將兩棲車水上航行運動分解為升沉和縱傾兩個自由度的運動，，建立了能夠描述車體和流場之間的流固耦合方程和車體振動響應的結構動力學模型，由此形成了一種有效的非定常流動流固耦合計算分析方法。 分析了輪式兩棲車水上航行特性，并與實驗結果進行了對比，驗證了兩棲車水上航行動態(tài)網格數值模擬和運動數學模型方法的可行性。研究了車體航行姿態(tài)、受力特性、浮態(tài)、繞流場、阻力特性和功率特性等，分析了不同速度下航行姿態(tài)和受力特性的變化過程，浮態(tài)和繞流場的變化規(guī)律。將數值模擬與實驗結果進行了對比，兩者吻合程度較好。由此可見，基于動態(tài)網格技術，結合兩棲車車體和流場之間的流固耦合算法的數值模擬方法能夠有效分析高速兩棲車的水上航行特性。
【關鍵詞】：兩棲車 航行特性 動網格技術 數值模擬 流固耦合
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U674.78;U469.693
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 研究背景9-13
• 1.2 國內外研究現狀13-15
• 1.3 本文研究方法15-21
• 1.3.1 靜水拖模實驗方法15-20
• 1.3.2 數值模擬方法20-21
• 1.4 本課題的主要內容21-23
• 第二章 兩棲車水上航行數值模擬理論23-49
• 2.1 兩棲車輛航行姿態(tài)數值模擬網格技術24-32
• 2.1.1 靜態(tài)網格技術及航行姿態(tài)調整策略24-28
• 2.1.2 動態(tài)網格技術及航行姿態(tài)調整策略28-32
• 2.2 兩棲車輛數值計算方法32-35
• 2.2.1 幾何建模32
• 2.2.2 網格劃分和邊界條件設置32-33
• 2.2.3 數值模擬計算方法驗證33-35
• 2.3 兩棲車動力學模型35-36
• 2.4 數值計算模型36-43
• 2.4.1 多相流模型36-38
• 2.4.2 湍流模型38-41
• 2.4.3 兩棲車水上航行流場數值解法41-43
• 2.5 混合耦合算法計算模型43-46
• 2.6 ANSYS-CFX 中混合耦合算法的實現46-47
• 2.7 本章小結47-49
• 第三章 兩棲車輛航行特性數值模擬研究49-70
• 3.1 航行姿態(tài)過程分析49-55
• 3.1.1 低速航行姿態(tài)過程分析49-52
• 3.1.2 中速航行姿態(tài)過程分析52-53
• 3.1.3 高速航行姿態(tài)過程分析53-54
• 3.1.4 本節(jié)小結54-55
• 3.2 車體受力特性分析55-59
• 3.2.1 低速航行受力特性分析55-56
• 3.2.2 中速航行受力特性分析56-57
• 3.2.3 高速航行受力特性分析57-58
• 3.2.4 本節(jié)小結58-59
• 3.3 車體周圍流場分析59-64
• 3.3.1 相同 Fr 數不同時刻車體繞流形態(tài)分析59-61
• 3.3.2 不同 Fr 數穩(wěn)定航行車體繞流形態(tài)分析61-64
• 3.4 車體周圍壓力場分析64-65
• 3.5 車體航行阻力和功率分析65-67
• 3.6 數值模擬與靜水拖模實驗數據對比67-69
• 3.7 本章小結69-70
• 第四章 結論與展望70-73
• 4.1 主要結論70-71
• 4.2 工作展望71-73
• 參考文獻73-78
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單78-79
• 致謝79

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：843760