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船舶运动控制升力体定常水动力性能研究
| 论文题名： | 船舶运动控制升力体定常水动力性能研究 |
| 关键词： | 面元法;船用翼理论;翼梢涡;舰船减摇 |
| 摘要： | 船舶耐波性能作为船舶总体性能中特别重要的一项，在研究中一般可以从两大方面来提高舰船耐波性能：其一是设计出耐波性更加优良的船型，着重从舰船主尺度、船首横剖面形状、球鼻艏形态以及船首干舷的设计4个方面进行考虑；其二是在船体安装各种减摇装置以期达到减摇效果，装置类型包括早期的舭龙骨、减摇水舱以及各种新型的减摇附体等。本文在舰船减摇的大背景下研究分析船用升力体的定常水动力性能。 通常对船用翼理论的研究方法包括升力线理论、升力面理论、面元法理论以及粘流CFD理论，本文采用以速度势为基础的低阶面元法对水翼扰流进行数值分析，面元法理论可以在真实的物面上满足物面条件，而不需要近似假设物体形状，经过多年的发展，应用面元法理论已经可以精确的计算有升力体的流体动力性能。 本文基于面元法计算船用升力体的定常水动力性能，首先根据无界流中水翼绕流定解条件建立边界积分方程，采用 Fortran语言编程求解该方程，应用牛顿——瑞弗森迭代方法重复迭代整个计算过程以满足水翼尾缘处上下表面压力差等于0的压力库塔条件；其次考虑低速及高速极限条件下自由液面以及船体边界对水翼定常水动力性能的影响，分析水翼水动力性能随距离自由液面高度的变化曲线；再次，将泰勒展开边界元方法应用到有升力体的水动力性能计算中，比较它与传统边界元方法的计算结果精度；之后，考虑卷曲的尾涡面形状对水翼定常水动力性能的影响，针对三维小展弦比水翼升力系数的非线性现象，考虑短翼端部梢涡的影响，基于Bollay涡系模型和覃新川提出的线性面元法理论模型，进行微小改进，即选取合适的梢涡脱落角度，计算得到更接近实验值的升力曲线；最后基于上述理论方法计算某T型水翼的升力系数，求解安装此T型水翼的三体船在迎浪中的纵摇和垂荡耦合运动的微分方程，得到各个运动模态下的运动响应，据此分析该T型翼的水动力性能及减摇效果，该计算具有工程实践意义。 |
| 作者： | 赵海洋 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 马山;李磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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