航空母舰气流场仿真及评估方法研究

摘要

舰载机在航母上起飞、着舰过程相对陆地上的起飞、降落更为复杂，其安全性备受重视。而舰船甲板气流场特性对舰载机能否安全起降、发挥实际作战效能起到了关键作用。风流过舰船甲板和岛型建筑边缘会引发复杂的随风向变化的流场，对舰载机在船上和船体周围的操作有很大影响;岛式建筑物的不同形状和布局会对附近的流场产生影响;同时，滑跃起飞的甲板艏部需要设计成具有上翘角的形式，舰艏部的气流场受到的影响很明显。在上述因素的影响下，可以看出甲板气流场是航空母舰设计时需要解决的问题之一。本文针对航空母舰实际作业所面临问题，对定常状态下气流场进行研究，针对固定翼舰载机的气动要求，提出气流场评估指标体系;借助气流场评估指标体系和CFD数值计算，对一些航母气流场数值计算的理论问题和一些总体设计要素对气流场影响问题进行讨论并得出相应结论。
　　具体完成了如下工作:
　　1、根据固定翼舰载机的飞行原理与起降特点，提出了固定翼舰载机起降对气流场的要求;
　　2、提出完整的航母气流场评估模型，并通过实例计算，验证了所提出的航母气流场评估模型的有效性;
　　3、提出并验证在气流场的研究与计算中，边界层理论是不适用的;提出并验证相似准数的研究是没有意义的;给出了气流场计算中计算域设置的建议;
　　4、提出并验证在各种工况下不同舰岛形式对气流场的影响;提出并验证在航母气流场中，桅杆对于降落航线部分会产生影响，不可忽略;提出并验证在舰载机起降典型的三种工况下，中部舷台对于气流场影响较大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景及意义

1．2 研究方法分析

1．2．1 获得航母气流场数据的方法

1．2．2 航母气流场数据的评价方法

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 相关研究存在问题

1．5 本论文主要研究内容

第2章 固定翼舰载机起降安全性对大型水面舰船气流场的要求

2．1 引言

2．2．1 固定翼舰载机的飞行原理

2．2．2 固定翼舰载机起降作业对气流场的要求

2．3 气流场数值模拟计算的坐标转换问题

2．3．1 气流场数值模拟计算的坐标选取

2．3．2 飞机飞行手册中的参考坐标

2．3．3 气流场数值模拟计算中各数据的坐标转换

2．4 本章小结

第3章 航母气流场评估技术研究

3．1 引言

3．2 气流场评估指标体系

3．2．1 气流场评估指标体系的建立

3．2．2 气流场评估指标的规定

3．3 基于GEM法和决策熵理论的赋权方法

3．4 航母气流场多方案群决策方法研究

3．4．1 基于相对熵排序TOPSIS的气流场多方案群决策方法

3．4．2 基于改进模糊ELECTRE法的气流场多方案群决策方法

3．5 航母气流场评估模型应用实例

3．6 本章小结

第4章 航母气流场数值计算的一些理论问题

4．1 引言

4．2．1 边界层理论

4．2．2 航母气流场关注的边界层问题

4．2．3 航母气流场边界层问题的求解与结论

4．3．1 相似理论

4．3．2 航母气流场关注的相似问题

4．3．3 航母气流场相似问题的求解与结论

4．4 计算域影响问题

4．4．1 CFD计算中的计算域问题

4．4．2 航母气流场CFD计算的计算域问题

4．4．3 航母气流场CFD计算的计算域对比分析

4．5 本章小结

第5章 总体设计要素对气流场影响的计算与分析

5．1 引言

5．2 舰岛形式影响问题

5．2．1 航母舰岛模型建立与计算

5．2．2 航母舰岛形式计算结果与分析

5．3 桅杆影响问题

5．3．1 航母桅杆模型建立与计算

5．3．2 航母桅杆计算结果与分析

5．4 舷台影响问题

5．4．1 航母舷台模型建立与计算

5．4．2 航母舷台计算结果与分析

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢