SWATH與穩(wěn)定鰭水動(dòng)力干擾及性能研究.pdf

1、由于水線面積較小，小水線面雙體船(SWATH)具有優(yōu)異的水動(dòng)力性能。比如其受波浪干擾力較小、固有周期較長，耐波性能優(yōu)良，且擁有比其他傳統(tǒng)船型更小的興波阻力。小水線面帶來好處的同時(shí)，也有一些負(fù)面影響。比如作用在其潛體上的MUNK力矩會(huì)導(dǎo)致船在中高航速產(chǎn)生嚴(yán)重的埋首現(xiàn)象，容易使船舶失去縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，威脅航行安全。目前，解決這一問題的主要方式是在潛體內(nèi)側(cè)安裝穩(wěn)定鰭。本文將穩(wěn)定鰭和SWATH周圍流場進(jìn)行精細(xì)模擬，對(duì)兩者之間的水動(dòng)力干擾展開全面

2、研究。
　　SWATH穩(wěn)定鰭表面流動(dòng)常發(fā)生分離激發(fā)轉(zhuǎn)捩的現(xiàn)象，為了研究轉(zhuǎn)捩對(duì)鰭的升力特性及近場流動(dòng)產(chǎn)生的影響，本文利用轉(zhuǎn)捩模型對(duì)二維 NACA66水翼近場流動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)捩會(huì)顯著影響水翼表面的流動(dòng)，在大攻角狀態(tài)下，轉(zhuǎn)捩還會(huì)引起渦脫落過程。轉(zhuǎn)捩過程對(duì)穩(wěn)定鰭的升力性能有顯著影響，在計(jì)算過程中對(duì)轉(zhuǎn)捩的捕捉是不可缺少的。
　　由于 SWATH的船型較為特殊，其水動(dòng)力性能與其他傳統(tǒng)船型有很大區(qū)別。為了對(duì)SWATH的

3、水動(dòng)力特性有一個(gè)全面的了解，本文對(duì)SWATH近場流動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，通過計(jì)算得到SWATH船模阻力、縱傾、升沉隨航速變化的曲線。計(jì)算結(jié)果顯示，SWATH片體之間興波干擾呈現(xiàn)非線性特征，船體表面壓力分布、片體之間的興波干擾與SWATH阻力及航行姿態(tài)之間有著密切的聯(lián)系。對(duì)阻力而言，當(dāng)片體之間形成有利興波干擾時(shí)，SWATH阻力小于單體船,而在大部分情況下，片體之間的不利的興波干擾以及船艉邊界層變厚會(huì)造成阻力增加。對(duì)航行姿態(tài)而言，船艉的波峰位置會(huì)對(duì)S

4、WATH的縱傾產(chǎn)生明顯影響。
　　穩(wěn)定鰭與SWATH之間存在著復(fù)雜的水動(dòng)力干擾。船體會(huì)影響穩(wěn)定鰭的升力，而穩(wěn)定鰭也會(huì)改變SWATH的航行性能。本文對(duì)加裝穩(wěn)定鰭的SWATH航行性能進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)兩者之間的水動(dòng)力干擾進(jìn)行精細(xì)的計(jì)算和分析。計(jì)算結(jié)果顯示，船模的阻力、縱傾、升沉計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。安裝穩(wěn)定鰭會(huì)使 SWATH阻力增加，縱傾得到改善，升沉有所減小。對(duì)船模周圍流場流動(dòng)深入分析發(fā)現(xiàn)，船體對(duì)穩(wěn)定鰭近場流動(dòng)具有重要影響。分析穩(wěn)

5、定鰭安裝位置附近流場流動(dòng)發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定鰭上方興波形狀會(huì)影響鰭近場流動(dòng)從而改變鰭的有效攻角。這種對(duì)穩(wěn)定鰭的升力影響，造成SWATH的縱傾曲線成現(xiàn)強(qiáng)烈的波動(dòng)特性。穩(wěn)定鰭對(duì)船體周圍流場的流動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生干擾作用。由于艉鰭距離螺旋槳盤面較近，導(dǎo)致船艉伴流系數(shù)增加，艉鰭產(chǎn)生的翼尖渦流會(huì)使船后伴流場的渦量增加。不僅船體與穩(wěn)定鰭之間存在干擾，艏鰭也會(huì)改變艉鰭附近的流動(dòng)。艏鰭攻角的改變會(huì)影響的有效攻角，從而影響艉鰭的升力性能。
　　總之，本文對(duì)穩(wěn)定鰭及S