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机动状态下椭球体水动力及流场特性研究
| 论文题名： | 机动状态下椭球体水动力及流场特性研究 |
| 关键词： | 潜艇;椭球体;水动力特性;流场特性;机动状态 |
| 摘要： | 随着现代科技的飞速发展，大量水下航行器被应用于海洋资源的争夺战之中，潜艇作为这些潜器的典型代表，在现代海洋战争具备不可替代的作用，为了使潜艇具备高效的作战能力，优越的机动能力是其必备条件之一。潜艇在机动运动中的稳定性和可控性完全取决于其受到的力和力矩，而潜体所受到的水动力主要集中于其椭球体外形的艇身的主体部分，因此，机动状态下椭球体水动力及流场的研究对于潜艇机动航行性能的预报极为重要。 本文采用数值模拟及试验测试两种手段对于椭球体直航、斜航及动态运动下的水动力、表面压力及流场特性进行研究。数值方法采用RANS方程结合SST k-ω湍流模型对于机动状态下的椭球体进行模拟，主要探讨了速度、漂角及动态运动的幅度、频率对于椭球体所受力及扭矩的影响，以及在这些因素影响下表面压力的变化规律;试验方法通过设计水平运动机构平台实现椭球体机动运动，在拖曳水池借助六分量天平、压力传感器等设备进行水动力及表面压力的试验，通过试验测试的方法验证数值方法的准确性，并分析相关变量对于椭球体水动力性能的影响，最后通过PIV测试系统获取椭球体不同漂角时的速度场，与数值方法对比，展示了椭球体在不同漂角时的流动分离现象。 通过本文研究掌握了一套机动状态下椭球体数值研究方法和一套机动状态下椭球体水动力及流场试验方法，研究结果表明，直航条件下，椭球体阻力随速度增加而增加，在斜航条件下，阻力随漂角增大而减小，动态运动中，椭球体在横荡、艏摇及横荡-艏摇耦合一运动时，水动力及表面压力峰值与谷值与幅度、频率呈现线性关系，而在耦合二运动中，其关系呈现非线性。 |
| 作者： | 王世民 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 郭春雨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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