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高速艇在波浪下的冲击载荷与结构响应研究
| 论文题名： | 高速艇在波浪下的冲击载荷与结构响应研究 |
| 关键词： | 高速艇;结构响应;冲击载荷;波浪载荷 |
| 摘要： | 高速艇作为一种高性能艇型，其结构形式较为简单，具有高航速和灵活性的优良特征，其建造及使用的数量居于高性能类舰船的首位。高速艇的高航速、高操纵性等优异性能使其在军用和民用上都有广泛的运用背景，如巡逻艇、救护艇、侦察艇、军用导弹艇以及体育竞速艇等等。高速艇在高速航行过程中的流体动力载荷与运动响应具有复杂的强非线性特性，如上浪、湍流、底部砰击等瞬态非线性问题，而这些问题带来的直接影响就是破坏高速艇的稳定性、机动性、安全性及适用性等基本特性。同时，高速艇航行时会产生周期性的艇体抬艏和砰击入水现象，在波浪载荷和冲击载荷的联合作用下，严重时会导致高速艇艇体底部结构破损，极大地威胁到艇体和人员的安全。因此，亟需开展高速艇在波浪下的冲击载荷与结构响应研究。 本文联合采用模型试验和数值仿真的研究途径开展高速艇在波浪下的冲击载荷与结构响应的研究工作。首先，针对某高速艇的设计参数，设计了其冲击载荷与结构响应的试验模型，在高速拖曳水池条件下进行其冲击载荷与结构响应的模型试验，测试了高速艇模型在系列波浪工况下的冲击压力、艇体运动和艇体梁弯矩；分别建立高速艇模型的CFD水动力模型和ABAQUS有限元模型，运用基于STAR-CCM+和有限元双向耦合的流固耦合数值仿真技术，对高速艇的冲击载荷与结构响应模型试验进行数值仿真模拟，其数值仿真与模型试验数据对比情况较好，表明了模型试验方法和数值仿真方法的有效性；最后，采用经模型试验验证后的流固耦合数值方法针对高速艇实艇的冲击载荷与结构响应进行数值仿真计算，将实艇的数值仿真结果与模型试验经相似理论换算至实艇的数值仿真结果进行对比分析，验证CFD-有限元双向耦合联合仿真技术在实艇载荷与结构响应评估上的有效性。通过本文研究，提出了高速艇载荷与响应测试的模型试验方法，探索了有效模拟高速艇在波浪下载荷与结构响应评估的数值方法，评估某高速艇设计方案的载荷与结构安全性，为今后高速艇的复杂载荷与结构强度评估提供参考范例。 |
| 作者： | 胡雨晨 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 刘维勤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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