防溅条对滑行艇水动力性能的影响分析

摘要

滑行艇作为高性能船舶的一种，具有速度高这一极其鲜明的特点，可以用作巡逻艇，搜救艇、垂钓船、体育竞技艇等。而在艇体上适当的设置附体则可以起到改善滑行艇水动力性能的作用。为了分析防溅条对滑行艇阻力性能的影响，本文采用计算流体力学方法，对滑行艇的静水直航运动和在规则波中的运动进行了计算，并分析了防溅条对其阻力和航行姿态的影响。
　　首先，模拟了两种斜升角不同的剖面入水过程，并将数值模拟结果和理论值进行了对比分析，证明了数值方法可用于计算二维剖面入水问题；选取带有不同尺度的舭防溅条的滑行艇剖面，对其入水过程进行了数值计算，计算结果表明，防溅条的高度对滑行艇剖面入水的垂向力、流动趋于稳定的垂向力和自由液面变化影响十分显著，而宽度对上述结果的影响则较小，并分析了二维剖面入水对滑行艇三维运动的影响。
　　其次，采用计算流体力学软件STAR CCM+对滑行艇的直航运动进行了数值模拟，选取不同的计算域网格划分方式和近壁面网格划分方式对滑行艇的阻力和航行姿态进行了计算，得到了一种高效而准确的网格划分方式；并计算了滑行艇模型在多航速下的阻力和航行姿态，并与经验公式方法和试验结果进行了对比分析，证明了数值计算方法能够准确求解滑行艇直航运动时的阻力和姿态。
　　再次，计算和分析了不同深度、不同长度和安装位置、不同安装角度的防溅条对滑行艇直航运动的阻力和运动姿态的影响，并与艇底防溅条的作用效果进行了对比分析。计算结果表明舭防溅条通过抑制喷溅和调节纵倾在中高速段减阻效果较好，而艇底防溅条则在高速段有较好的减阻效果。
　　最后，采用STAR CCM+软件的数值造波模块，模拟了滑行艇在规则波浪中的运动，计算得到的数值解和试验结果吻合较好；并在此基础上计算了舭防溅条和艇底防溅条对滑行艇在波浪中运动的影响，计算结果表明舭防溅条能够减小滑行艇在波浪中的纵摇和阻力，而艇底防溅条则对减小滑行艇在波浪中运动的阻力效果更好。

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第1章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.2国内外对滑行艇水动力的研究现状

1.3国内外带有附体的滑行艇研究进展

1.4论文的研究内容

第2章 带有舭防溅条的二维剖面入水

2.1 2D+t理论

2.2二维剖面入水的验证

2.3带有舭防溅条的二维剖面入水

2.4本章小结

第3章 滑行艇直航运动数值计算方法

3.1数值计算方法

3.2航行姿态及阻力估算方法

3.3三维计算网格

3.4计算域网格划分研究

3.5滑行艇直航运动数值计算

3.6本章小结

第4章 舭防溅条对滑行艇直航运动影响

4.1深度的影响

4.2长度和安装位置的影响

4.3安装角度的影响

4.4与艇底防溅条的对比

4.5本章小结

第5章 防溅条对滑行艇波浪中运动影响

5.1数值造波方法验证

5.2 滑行艇在波浪中运动模拟

5.3 防溅条的影响的对比与分析

5.4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