兩棲車輛水上性能的理論和數(shù)值計(jì)算及車體方案設(shè)計(jì)研究.pdf

1、為了適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下快速搶灘登陸作戰(zhàn)的需要，對(duì)兩棲車輛的水上快速性能提出了更高的要求，隨著大功率動(dòng)力部件的快速發(fā)展，發(fā)展具備水上高性能的兩棲車輛已成為可能。但是兩棲車輛作為具備水上和陸上高性能的復(fù)雜產(chǎn)品，其要滿足的約束條件多，性能指標(biāo)高，因而研制的難度大，本文采用現(xiàn)代產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論，運(yùn)用流體力學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)、邊界層、湍流及快艇阻力性能等理論對(duì)兩棲車輛的水上快速性進(jìn)行了綜合研究： (1)根據(jù)兩棲車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(尤其是車體和行

2、動(dòng)部分)，分析了履帶式兩棲車輛水上阻力的組成及其變化規(guī)律，比較了現(xiàn)有快艇水上阻力的計(jì)算方法及其在兩棲車輛上應(yīng)用的可行性，通過將快艇的阻力計(jì)算方法在兩棲車輛上進(jìn)行應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其計(jì)算結(jié)果偏差較大，為此采用勢流理論計(jì)算了兩棲車輛不同截面的虛質(zhì)量，進(jìn)而采用該虛質(zhì)量理論計(jì)算車體部分的升力性能，結(jié)合兩棲車輛的試驗(yàn)結(jié)果，給出了兩棲車輛概念設(shè)計(jì)中水上飛行階段的性能預(yù)報(bào)方法。 (2)鑒于兩棲車輛起飛前阻力計(jì)算的困難，以輪式兩棲車輛為對(duì)象，采用VOF

3、(VolumeofFluid)多相流模型研究了其水上性能數(shù)值預(yù)報(bào)的方法，給出了一種結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格相結(jié)合的混合網(wǎng)格劃分方法，以及交接面的計(jì)算方法，搭建了并行計(jì)算的軟硬件系統(tǒng)環(huán)境，比較了并行計(jì)算時(shí)的不同網(wǎng)格分割方法，上述方法克服了以前仿真計(jì)算中無法進(jìn)行兩棲車輛興波和噴濺阻力計(jì)算的問題，在中低車速下可將車輛水上性能的預(yù)測精度控制在10﹪之內(nèi)；采用上述仿真計(jì)算方法對(duì)履帶式兩棲車輛車體設(shè)計(jì)方案的水上性能進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)在適度增大攻角以及增加

4、側(cè)滑板是切實(shí)可行、易于使車輛達(dá)到水上高速航駛的方案。 (3)分析了兩棲車輛車體和推進(jìn)器相互作用的機(jī)理，指出推進(jìn)器增加兩棲車輛的水上阻力可達(dá)20﹪以上，并且易使車體后部受到的升力增加，從而使車輛縱傾減少；給出了車體和推進(jìn)器共同仿真時(shí)的模型，研究了仿真計(jì)算條件下，推進(jìn)器系統(tǒng)效率、管道效率的計(jì)算及其變化情況，以及推進(jìn)器流管的變化情況，這對(duì)設(shè)置推進(jìn)器的進(jìn)水口、管道設(shè)計(jì)具有一定意義。 (4)研究了面向復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)的性能驅(qū)動(dòng)的概念設(shè)