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滑行艇喷溅阻力特性的模型试验研究
| 论文题名： | 滑行艇喷溅阻力特性的模型试验研究 |
| 关键词： | 棱柱型滑行艇;压力传感器;模型试验;喷溅阻力 |
| 摘要： | 滑行艇作为水面高速艇的代表艇型，在近海巡逻、海上救援、海上快速运输、海洋环境监测等方面得到了广泛的应用。高速滑行艇在滑行状态下艇底会产生明显的喷溅，并形成喷溅阻力。喷溅所导致的水流脱体、分离、漩涡等现象，自由表面处的水气两相流体处于剧烈混合状态，呈现出强烈的非线性特性，因此精确模拟滑行艇的喷溅现象及确定喷溅阻力对于计算滑行艇的流体动力载荷具有重要意义。 本文通过对国内外典型滑行艇模型试验及其关键技术进行细致调研与分析，利用模型试验方法开展了滑行艇喷溅阻力特性研究，主要工作包括： 完成了棱柱型滑行艇喷溅阻力模型试验的方案设计。通过对现有滑行艇艇型、阻力特性、模型试验进行深入分析，选用棱柱型滑行艇模型，作为喷溅阻力的试验测试模型，设计了一种利用艇底布置压力传感器和高速摄像机拍摄瞬态流场的方法，并确定了压力传感器的布置方案。 开展了滑行艇模型拖曳水池试验。完成了试验设备标定、线路安装、模型姿态调整及水密试验，开展滑行艇模型拖曳水池试验，记录每种工况下的试验数据及视频，试验工况包括，τ=1.5°时dA=37.3mm、27.3mm，τ=2.2°时dA=58.0mm、38.0mm，τ=3.0°时dA=58.0mm、48.0mm，τ=5.0°时dA=73.0mm、53.0mm，每个吃水下的试验速度分别为1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s共计40种工况。 完成了滑行艇喷溅区特性的分析。通过对比两种喷溅阻力的计算方法，考虑滑行艇艇底压力传感器的布置方案和试验实施的可行性，确定采用间接法计算滑行艇喷溅阻力。给出了一种确定滑行艇喷溅区的方法—颜色差异区分法，基于该方法可以轻易的区分出滑行艇模型的喷溅区和滑行面，利用Matlab软件编写了压力传感器数据后处理程序，从而确定艇底的压力分布。 开展了滑行艇喷溅阻力特性研究。通过分析高速摄像机拍摄的视频，利用CAD软件捕获滑行艇喷溅区和滑行面，研究滑行面面积、喷溅区面积、驻点移动距离的变化特征；通过Matlab自编程序，对压力传感器试验数据进行处理分析，开展滑行艇滑行面的阻力特性研究，确定了滑行面的平均速度、摩擦阻力系数、压阻力和摩擦阻力，并最终确定出滑行艇的喷溅阻力，结果表明：滑行艇的喷溅阻力约占总阻力的22％~35%。 本文建立的滑行艇喷溅阻力模型试验数据分析方法为喷溅阻力的计算分析提供了一种可行的研究方法。 |
| 作者： | 凌杰 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 王志东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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