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原文传递多段翼的水动力性能分析

论文题名：	多段翼的水动力性能分析
关键词：	水动力性能;结构化网格;空泡性能;船舶耐波性
摘要：	随着特种船舶的不断发展，减小高速船舶兴波阻力、船体振动等方面的问题成为了研究热点。在各种措施中，给船舶加装船用水翼是应用广泛且十分有效的手段。和飞行器机翼不同，船用水翼有不一样的水动力分析方向。船用水翼的目的是提高船速、增强船舶的耐波性和减少兴波阻力等，因此在研究水翼的水动力性能时，应当着重考虑翼型的近自由面升力性能、空泡性能等。　　本文选用了多个典型的水翼形状，通过CFD方法分析了不同翼型在水域内的升力、阻力性能和流场情况，并着重考虑了自由液面对浸深较小的水翼产生的影响。最后，本文结合实际工程应用，探索了多段组合翼水动力分析的CFD方法。　　首先，本文通过ICEM创建了二维翼型的结构化网格，通过二项流模型对典型水翼敞水情况下的空泡性能进行预报，并与实验结果对比，得到了满意的计算结果。　　在分析近自由液面对水翼的影响上，本文选取了两种具有近自由面水动力性能试验值的翼型进行研究。采用了 CICSAM格式的界面重构方法对自由液面的形成和变化进行了预报。通过对比不同层流、湍流模型以及计算方法得到的数值模拟结果，得到了一种可以较为精确模拟孤立翼型在近自由面下流场的数值方法。并应用该方法分析了静水情况下水翼水动力性能受不同攻角和浸深的影响，以及极端情况下的破碎波。最后引入明渠流模型，分析了在波浪来流下翼型水动力性能的周期性变化。　　在分析多段复杂翼型上，本文着重探索了多段复杂翼型的建模及分析方法。分析了三种不同网格构型下翼型的数值预报的精确度和效率，得到了多段翼型水动力性能分析的最佳方案。在此基础上，对襟翼舵和喷流襟翼舵的流场进行全面的分析，包括缝道流场的变化和喷流舵的效率，分析了襟翼缝道宽度对流场影响的临界值，以及喷流不同舵角下襟翼舵、喷流襟翼舵的效率。　　最后，在完成二维翼型近自由面数值模拟和多段水翼数值模拟的基础上，结合水翼艇水下翼型系统的结构特点，对三维组合翼的水动力性能进行了数值模拟。并分析了不同浸深、航速和攻角下组合翼的受力以兴波。
作者：	陆尊琦
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	胡健
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文