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典型护卫舰艉部气流场的数值模拟及试验研究
| 论文题名： | 典型护卫舰艉部气流场的数值模拟及试验研究 |
| 关键词： | 护卫舰;舰船艉部;气流场;时间解析PIV技术;雷诺平均法 |
| 摘要： | 舰船舰面是舰船及舰载机作业及完成任务的主要工作区域，舰船艉部气流场的复杂流场结构对舰载机的起降及作业的操纵性和安全性造成了影响。对舰船艉部气流场的流动特性及流场结构进行研究是为舰船的设计建造提供参考及检验标准，并且为舰载机的起降作业的安全性提供保障。开展舰船艉部气流场研究，分析其复杂流场的形成机理与流场结构，进而通过研究流场控制技术改善舰船舰艉空气流场环境，提高舰载机起降作业的安全性非常具有工程意义 本文基于高频响时间解析PIV(TR-PIV)测试技术对舰船艉部空气流场在循环水槽中进行试验，试验中应用模型尺度为1∶100的标准简化护卫舰模型(SFS2)，由于流速满足马赫数要求，对于舰船艉部气流场空气相似于不可压缩流体，即在循环水槽中的舰船艉部气流场测量可以准确地体现气流场的流动信息。应用TR-PIV测试技术获得了舰船艉部气流场的瞬态精细的流场信息。并且进一步通过基于互相关技术的PIV图像处理得到了SFS2的艉部气流场的流场信息。论文中试验的研究成果为典型护卫舰艉部气流场的研究提供了经济而高效的试验方案，补充了国内对典型护卫舰的相关数据信息，可为舰船的优化设计及改造提供参考。 随后，考虑衡量计算精度与计算效率两方面因素，应用雷诺平均方法SSTk-omega湍流模型对SFS2舰船艉部气流场进行计算。并且将数值模拟的计算结果与基于TR-PIV测试技术的试验结果进行对比分析，两种研究方法得到的结果吻合较好，达到了数值模拟与试验研究方法相互验证的目的。 在舰船艉部气流场的研究中，对不同风速不同风向角条件下的舰艉气流场特性进行试验研究及数值模拟，得到了不同风况下舰艉气流场的速度分布及涡的变化。研究得到在风速为7.27m/s至14.537m/s条件下典型护卫舰艉部气流场的结构特性与风速条件相关性较小;典型护卫舰艉部气流场随风向角的变化进而流场结构产生变化;并且研究中改变机库的结构形式，对舰艉气流场受到的影响及改变进行研究，通过对以湍流动能作为判据对舰船艉部空气流场的安全性进行分析，为舰船艉部气流场的控制优化提供可靠数据。 |
| 作者： | 徐菁菁 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 郭春雨;丁恩宝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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