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高速水陆两栖平台航行性能数值研究
| 论文题名： | 高速水陆两栖平台航行性能数值研究 |
| 关键词： | 水陆两栖平台;航行性能;耐波性;数值研究 |
| 摘要： | 随着海洋开发的不断深入，海洋国土及相关资源和设施的安全问题愈加突出。高速水陆两栖平台具有水陆环境下的高机动性，能够承担物资运输与海域巡逻等多种任务，在军民领域的应用潜力巨大。传统两栖平台的外形结构受到其陆地行驶要求的显著影响，水中航行阻力巨大，无法满足水面高速滑行要求。而当前研究中对车船结合的型线设计关注较少，对两栖平台航行性能的提升造成了一定限制。本文针对两栖平台水上快速性提升的关键问题，进行滑行型船体的设计与优化探索，在实现有效减阻的基础上，进一步分析其海豚运动稳定性以及耐波性，为静水以及波浪中的高速适航性分析提供参考。 首先，构建了适用于两栖平台的滑行型船体，采用CFD数值方法分析船型方案的阻力性能，探索了轮舱结构等型线要素影响下的局部船体型线改进方法。基于数值模拟数据构建了阻力预报的代理模型，应用敏感性分析识别出对阻力影响显著的船型参数；通过对敏感参数进行优化确定了船型主尺度，而后改进船体局部型线从而完成整体船型的优化。对比优化前后的船型，不同阶段的航行阻力减幅在12%以上，实现了对阻力瓶颈的有效突破。 然后，针对优化后船型，研究了其静水高速航行时的海豚运动稳定性。建立了船体纵摇与垂荡耦合运动方程，通过数值模拟计算其摇荡的水动力系数，并采用线性稳定性分析进行海豚运动现象的判断。研究中明确了两栖平台纵向运动失稳的主要原因。通过调整重心纵向位置以及安装艉压浪板等措施，有效抑制了海豚运动的出现，使其对应的临界速度达到60km/h，两栖平台的快速性有进一步的提升。 最后，考虑到两栖平台在高速下的适航性，分析船体在迎浪环境下的纵向运动与增阻特性。基于数值波浪水池，预报其在规则波环境下的纵摇与垂荡运动、加速度以及波浪增阻情况，得到了波长、波高等参数对运动与水动力的影响；在迎浪不规则波环境下进行短期航行预报，检验了波幅与运动响应幅值的分布特征，对不同海况下的船体运动响应与波浪增阻进行统计分析，为两栖平台的适航海况与耐波性分析提供了一定参考。 |
| 作者： | 慕旭亮 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 杜尊峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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