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高速三体滑行艇气动阻力优化研究
| 论文题名： | 高速三体滑行艇气动阻力优化研究 |
| 关键词： | 高速三体滑行艇;气动阻力;数值模拟 |
| 摘要： | 航速大于40节的高速三体滑行艇是近年来蓬勃发展的一种新型高性能船型，具有极佳的快速性能和运动性能，在军事及民用领域已得到了十分广泛的应用。传统上对高速三体滑行艇的研究主要是关注其水动力性能，而极少关注其气动性能。其原因主要是当航速较低时气动阻力远远小于水阻力。但是研究表明当航速达到60节时，超高速三体滑行艇的空气阻力可占到总阻力的10%以上，因而高速三体滑行艇的空气动力学特性及其对滑行艇运动的影响也是不容忽视的。 首先，本文针对某型高速三体滑行艇船型，基于 Star CCM+数值模拟软件，采用Realizable k–ω湍流模型对其气动阻力性能进行CFD数值模拟计算。在此基础上设计了一组滑行艇尾部形状以对流经滑行艇表面的气体进行流动控制，并对它们的气动性能进行评估。并从中选出气动阻力相对原船有所下降的方案作为备选方案。 然后，对备选方案进行风洞试验，验证其气动阻力性能。以风洞试验为基础对数值模拟模型进行改进，得出高精度的高速三体滑行艇气动性能数值模拟方法。将数值模拟结果与风洞试验结果进行对比，误差小于5%。基于该方法对高速三体滑行艇的气动绕流场进行分析，得出其尾部气流场的特点，进而获得空气动力减阻机理。 最后，在以上研究基础上获得三个改变滑行艇尾部形状的设计参数，采用基于数值模拟的设计技术以最小气动阻力为设计目标结合 NSGA-Ⅱ最优化算法对三个关键设计参数进行优化，研究不同的设计参数对气动阻力的影响规律，获得一组滑行艇尾部形状的优化设计方案。通过对最优方案的气动绕流场进行分析，验证了其气动阻力减阻效果。最终结果表明，在以设计航速航行时，尾部形状经过优化后的滑行艇其气动阻力相比原滑行艇下降幅度达到34~40%。 |
| 作者： | 禤雄佐 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 林壮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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