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Y550型游艇结构及动力优化
| 论文题名： | Y550型游艇结构及动力优化 |
| 关键词： | 游艇;结构设计;工艺优化;动力学性能;数值模拟 |
| 摘要： | 游艇作为一种高级水上娱乐用消费品，近几年来越来越受到人们的重视。中国的游艇产业尚处在起步阶段，缺乏完备的设计理论，因此对游艇设计理论进行研究具有重要的学术意义和实际应用价值，对我国游艇产业的发展具有积极的推动作用。 本文系统的归纳了游艇设计的基本流程，详细阐述了游艇设计中各个基本环节的主要内容；针对我国游艇设计的薄弱环节，提出了一种游艇动力试验用微型循环水池，并就该水池的工作段、收缩段、动力系统和数据测量系统等主要组成部分进行了设计和计算，为获得较为理想的工作流场，利用计算流体力学软件FLUENT对设计水池的流场进行了数值模拟，得出流场分布的各个物理量；在模拟结果满足试验条件的情况下，根据设计图纸，完成循环水池的设计制造。 本文设计的微型循环水池保留了传统循环水池的主体部分，创新性的对各个部分进行了简化和修改，由于该微型循环水池尺度较小，实验中必然存在边界效应，实验流场不能与实际流场完全相似，测得的实验数据存在一定误差，不能直接用于对实船阻力的预报。因此，该循环水池设计的目的在于采集船模试验的基本数据，通过对数值模型的修正，来预报实船的阻力数据，即本文提出的“虚拟水池”的设计概念；针对我校自行设计研发的Y550型休闲娱乐游艇，对船模进行了阻力试验，利用二因次换算法将试验数据转换为实船的阻力数据：基于连续性方程、动量方程、湍流模型以及多相流模型等流体力学理论，对Y550游艇进行了CFD模拟；将试验结果和模拟结果进行对比，利用回归分析对试验数据进行了修正，用来预报实船阻力。最后，根据以上的分析计算，对Y550型游艇的结构和动力提出了优化方案，在满足强度的前提下，尽可能的减轻船体重量，不仅能提高游艇的快速性、降低行驶阻力，而且能够节约能源，打造绿色环保的游艇设计理念。 研究表明，通过“虚拟水池”这一概念，充分发挥了CFD计算的优点，可以根据实验数据进行大量重复计算，节省实验过程中的人力和物力；此外，微型的循环水池也大大减小了占地面积，降低了研究成本，使得游艇的船模试验不再局限于专门的单位和机构，能够增强我国游艇自主品牌的开发能力。计算结果表明，利用修正后的模型，船模试验数据和模拟数据吻合程度较高，可以为预报实船阻力性能提供依据，也为其它船模试验数据的修正提供了理论方法。 |
| 作者： | 王洋 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 杨卫民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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