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船舶变形减摇鳍的升力机理及建模研究
| 论文题名： | 船舶变形减摇鳍的升力机理及建模研究 |
| 关键词： | 减摇鳍;船舶变形;升力机理;数学建模 |
| 摘要： | 减摇鳍借助鳍上产生的升力来抵抗海浪作用在船舶上的横摇力矩。增加鳍上的升力，将能起到更好的减摇效果。采用变形设计的减摇鳍，仅仅依靠直接改变壁面形状就可以起到很好的增升效果，配合相应的控制算法进而使得减摇鳍的减摇性能得到提升。变形减摇鳍升力模型的建立对今后减摇鳍的设计工作有很重要的指导意义。 数学建模的方法有很多种，但面对减摇鳍的特殊性，传统的建模方法不在适用。本文所做的研究，就是通过借助CFD软件的计算，来完成对变形减摇鳍升力模型建立。通过引入对流经减摇鳍表面的流体进行控制的思想，来优化或提高减摇鳍的升力系数。通过改变减摇鳍的鳍型来控制流经减摇鳍表面的流体，使得它们按照有利的方向去流动，从而使得减摇鳍能在不变的攻角下提供更多的升力。 对减摇鳍进行升力建模的过程，实际上就是对减摇鳍进行CFD计算的过程。依据流体力学中由牛顿经典力学动量定理推导而来的边界层定理，提出了改变减摇鳍前缘的增升方案。用CFD软件完成了对这种变形减摇鳍鳍型相应的升力模型建立，初步的计算表明通过前缘变形能很大幅度的提高升力。 最后一章借助当前仿生学的研究和设想，提出了模仿驼背鲸前鳍的变形减摇鳍。资料表明驼背鲸前鳍的前缘突出部有利于其自身前鳍上的升力提升。论文中提出了一种模仿驼背鲸前鳍的减摇鳍，这种鳍型的前缘有正弦形的突出部。借助计算流体力学软件FLUENT，对这种模仿驼背鲸前鳍的新型鳍型进行了数值模拟流场计算，并与相同几何尺寸的标准NACA0015减摇鳍所测得的水池实验数据进行了对比，发现采用了前缘有圆形突出部设计的新型减摇鳍在相同条件下能提供更多的升力。就仿驼背鲸减摇鳍模型参数的敏感性与有效性进行了计算，在众多模型中筛选出了能提供升力最大的模型，最后依据此升力模型进行了船舶海浪下的减摇仿真计算。 |
| 作者： | 巩晋 |
| 专业： | 模式识别与智能系统 |
| 导师： | 金鸿章 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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