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水下尾翼对方尾舰船阻力性能影响的数值研究
| 论文题名： | 水下尾翼对方尾舰船阻力性能影响的数值研究 |
| 关键词： | 方尾舰船;水下尾翼;节能附体;阻力性能;数值仿真 |
| 摘要： | 对于军事舰船，快速性是评价其综合性能的重要指标，因此，军舰往往采用方尾提高快速性。除此之外，安装适用方尾船型的尾部节能附体也可以实现对船舶阻力性能的优化。船舶节能附体可以在不改变现有船型的前提下，实现改善船舶航行姿态和船体周围流场的目的，且通常具有结构简单、经济方便的特点，有很高的应用价值。目前常用的适用于中高速舰船的尾部节能附体如压浪板、阻流板等，往往存在适用航速范围较小、减阻航速范围与舰船巡航航速不匹配等局限性。为了寻找更高性能的方尾船尾部节能附体，本文对一种新型节能附体——水下尾翼开展了相关减阻性能的研究。 本文以ITTC三大标准船模之一的DTMB5415舰为研究对象，以数值仿真方法为手段，对船模加装各参数水下尾翼前后的阻力性能进行了仿真计算，依据计算结果对水下尾翼的各参数进行了优选并研究分析了水下尾翼及其各参数影响的作用机理。 首先，建立了一套较为可靠的船舶阻力及流场特性数值预报方法。为准确预报水下尾翼对船模航行姿态的影响，开放DFBI六自由度运动模块中纵倾与升沉方向的自由度并采用重叠网格技术模拟船体运动;将基于三种常用湍流模型的船模阻力计算结果进行对比，最终确定采用计算精度最高的SSTk-ω模型;依据同一种网格拓扑，生成三套网格数量不同的网格，进行特定工况下船模阻力、纵倾和升沉的计算求解，并依据计算结果开展数值不确定度分析;根据最终确定的计算策略，将计算结果与意大利INSEAN水池公布的船模水池试验结果进行对比，验证计算策略的准确性和可靠性。 根据建立的预报方法进行加装水下尾翼的DTMB5415舰阻力性能数值预报。除对加装水下尾翼前后船模的阻力性能做了计算对比外，本文对尾翼翼展、攻角、翼型厚度比、翼型最大拱度位置以及翼型拱度五个参数做了变参数计算对比研究，得到尾翼参数变化对水下尾翼减阻性能的影响规律，并据此依序对水下尾翼的各项参数进行优化选取。 本论文对水下尾翼及其参数影响的作用机理也开展了部分分析和研究工作。为了研究水下尾翼的减阻机理以及水下尾翼各项参数对尾翼减阻性能的影响机理，本文从水下尾翼自身受力、尾翼表面压力分布、船体兴波、船舶航行姿态等角度分析了水下尾翼减阻的主要贡献来源，认为船体兴波阻力的减小和尾翼产生的推力是水下尾翼减阻的主要来源，而在船模的全航速范围内，水下尾翼自身受力的贡献是船模总阻力增额的最主要来源。 |
| 作者： | 王鹏 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 周广利;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： | 2021 |
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