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组合拖曳体的水动力特性计算与设计优化
| 论文题名： | 组合拖曳体的水动力特性计算与设计优化 |
| 关键词： | 水下设备;组合拖曳体;航行阻力;流体力学 |
| 摘要： | 拖曳体作为一种水下设备，主要用于水下探测，海底地形勘探。由于其可以按照具体的需求进行设计，故拥有较强的实用性。本文的研究背景是一个用于水面试验、水下勘探的大型组合式拖曳体的设计，其有两个可以任意组合的用于实际工况的单体，及一个用于提供浮力的浮箱组成。由于实际拖航中浮箱及其中一个单体露出水面以上，因此用数值计算分析该拖曳体的水动力性能时，既要考虑自由液面对阻力性能的影响，也要考虑单体之间的相互作用对稳定性的影响。 本研究基于CFD理论，使用STAR CCM商业软件，配合笛卡尔网格的离散形式，对水面拖曳体的阻力进行计算。通过与试验阻力值的对比，验证了数值算法的准确性。同时，基于计算结果，及设计约束条件，对拖体结构外形进行优化：在保证浮力、及吃水位置的条件下，增大浮箱水平截面的长宽比，将前端由半圆形过渡，改为双圆弧过渡，使浮箱前端变尖。根据分析得到的阻力计算方法，发现优化后的模型兴起波浪高度大幅下降，拖体总阻力值有25%的下降。该研究成果可以作为具有水面结构的组合拖曳体阻力计算和优化的参考。在结构外形优化的基础上，使用基于势流理论的AQWA软件对整个拖曳系统的稳定性进行分析。依据拖曳系统和真实海况建立仿真模型，然后控制流、浪等参数不变，分别改变交汇点的横向位置、纵向位置和上拖曳点的纵向位置，来研究拖曳点位置与拖曳体六个自由度之间的关系，计算结果表明：交汇点的X坐标在[8m，8.5m]之间，Z坐标在[-2m，-1.5m]之间，上拖曳点的Z坐标在[-1m，-0.5m]之间时，拖曳系统的稳定性最好。该研究可以作为以后拖曳系统中拖缆布置方式的设计参考。 |
| 作者： | 李雪剑 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 林焰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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