原文传递
舰船甲板气流场量化品质评估及POD重构研究
| 论文题名： | 舰船甲板气流场量化品质评估及POD重构研究 |
| 关键词： | 舰船甲板;气流场;品质评估;数值模拟;航行安全 |
| 摘要： | 舰船在海上航行时受到多种复杂因素的影响，如:舰船的几何外形，自然风的强度及方向，自由来流的湍流分量，海况及舰船的航行运动。而随着舰载机及精密电子设备普遍装备现代舰船，纷繁复杂的外界因素外加舰船甲板表面多样的上层建筑结构形式导致了舰船甲板上方空间流场具有极强的不稳定性、高度的复杂性。任何一个因素的改变都可能使舰船甲板上方空间流场产生关键性的变化，而往往我们需要根据舰船舰面流场情况来做出决策，来判断在一定情况下舰面设备、舰载飞行器能否安全运行、起降，定性的方法并不能够解决这个问题，因此有必要从定性定量的综合角度来评判舰船舰面流场的整体品质。通过定量方法可以获得舰面流场整体品质的优劣排序，又可以通过一定的处理方法获得最优、最劣流场的关键点，这些关键点在一定意义上对流场的影响最大。在实船运行过程中，我们即可通过检测这些关键点的变化来判断流场品质的变化进而做出各种决策。 本文介绍了数值仿真计算方法及求解方案，并对计算方法的可靠性进行了验证。对舰船甲板表面不同工况（风向0°至180°，风向间隔15°;风速10m/s至25m/s，风速间隔5m/s）流场进行了求解。首先，分析了不同工况舰面气流流动情况、湍动能分布、压力分布、螺旋度分布。研究结果表明:在低风向角度下（0°至30°）舰艏船体边缘、舰艉机库甲板边缘产生的船体边缘脱落涡与气流绕流SFS2烟囱在其背风侧形成的尾涡会在舰艉发生混合，使得舰艉停机坪上方空间处于大尺度旋涡中;在较高风向下（45°至135°），气流冲击SFS2右舷，气流上洗，在上洗高速气流与舰船背风侧大范围低速气流旋涡交接处有大尺度湍动能超限区生成;在风向角135°至180°，舰艉停机坪逐渐脱离船体边缘脱落涡的影响，部分区域受到甲板边缘气流分离再附区局部旋涡影响;随着相对风速的增加，相同风向角下，舰面高低压区域、湍动能超限区域均有所增加。其次，建立了舰面流场量化品质评估模型，对获得的不同工况下SFS2舰面流场品质应用TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)法进行了优劣排序。研究结果表明:在低风速工况下SFS2舰面流场品质整体相对较高，在高风速工况下SFS2舰面流场品质整体相对较低(流场整体品质风速10m/s＞20m/s＞15m/s＞25m/s);相同相对风速下，侧风程度越大，舰面流场品质越低。最后，应用POD(Proper Orthogonal Decomposition)对相对风速15m/s，风向0°、30°、90°、150°SFS2舰面流场进行了重构，对比分析POD重构前后SFS2(Simple Frigate Shape)舰面流场差异，分析提取了舰面流场关键特征。 |
| 作者： | 张佳佳 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 孙鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
