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原文传递抗砰击减摇水翼水动力性能分析

论文题名：	抗砰击减摇水翼水动力性能分析
关键词：	水面无人艇;水翼;水动力性能;优化设计
摘要：	在船体加装水翼可有效降低纵摇和垂荡运动，显著提高其耐波性能，对水翼进行优化设计是改善船舶航行姿态的有效途径。本文以船长15m的无人艇作为研究对象，以改善无人艇纵摇和垂荡运动，阻力性能影响相对较小为优化目标，通过数值模拟计算方法，设计两种艉翼形式，三种水平翼弯折角度，并对优化前后无人艇水动力性能进行对比分析，揭示艉翼在不同工况下减摇机理。　　首先，通过UG软件根据已知的构型参数建立无人艇以及艉翼的参数化模型，采用数值模拟方法对无人艇水动力性能进行计算，通过网格收敛性验证以及时间步收敛性验证，验证了数值模拟方法在无人艇艉翼优化中的可行性，并以此建立数值计算参数设置方法，为后续水动力性能分析做好准备。　　其次，在不同航速下分别安装所设计的两种艉翼，按照三种水平翼角度分别进行数值模拟计算，监测阻力性能、运动姿态以及压力载荷等。通过对比无人艇安装艉翼前后可以发现，在低航速下艉翼的作用并不明显，但是随着航速的增加，在中航速以及高航速下安装所设计的艉翼均能够在一定程度上缓解无人艇在规则波中航行时的纵摇以及垂荡，纵摇幅值可以降低17%，垂荡幅值最高可以降低16%；与此同时安装艉翼对于无人艇的阻力性能影响在可以接受范围之内，增阻在10%至15%以内；无人艇艇底压力载荷同无艉翼时相比差异不大，影响效果较小。我们可以得到安装所设计的艉翼能够缓解无人艇纵摇和垂荡，以箭头型艉翼的效果最好，75°夹角为较优选择。　　最后，针对实际海况中无人艇运动响应进行数值模拟计算，选取箭头型艉翼中水平翼角度为75°的安装方式，无人艇在四级海况规则波中航行时阻力增加10%左右，纵摇幅值在中航速下减少2%，高航速时纵摇幅值减少6%，并通过艉翼产生的力矩与纵摇的时历曲线图进行减摇分析。四级海况非规则波中，无人艇安装艉翼后阻力略有增加，纵摇与垂荡幅值均有降低，从功率的角度分析艉翼减摇的原因。　　本文基于数值模拟方法，构建无人艇的艉翼安装形式，探究艉翼对于无人艇水动力性能的影响以及减摇机理，为之后的研究提供了更多的思路和参考。
作者：	赫彬彬
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	姜宜辰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2022