高速滑行艇噴濺阻力的數(shù)值計(jì)算與分析方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)排水型船的重量由靜水力支持，而滑行艇的重量是由水動(dòng)力和靜水力聯(lián)合支持，滑行艇在高速航行時(shí)伴隨著強(qiáng)烈的噴濺現(xiàn)象，對(duì)滑行艇的航行阻力及運(yùn)動(dòng)性能產(chǎn)生顯著影響。精確模擬滑行艇的噴濺及確定噴濺阻力對(duì)于確定艇體受到的動(dòng)載荷及艇型的優(yōu)化具有十分重要的意義。
　　本文采用與滑行艇試驗(yàn)艇型相同的三維棱柱型滑行艇模型，針對(duì)棱柱型滑行艇在靜水中約束航行及在波浪中約束航行進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析。
　　利用Fluent軟件對(duì)滑行艇約束模式下縱傾角τ

2、=3.0°、5.0°，航速V=1.0m/s~6.0m/s共計(jì)12個(gè)工況進(jìn)行了數(shù)值模擬，完成了棱柱型滑行艇在靜水中約束航行的水動(dòng)力特性研究，分析了不同縱傾角不同航速下滑行艇的阻力、周?chē)鲌?chǎng)、艇底動(dòng)壓等，并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)相比較，吻合較好。當(dāng)航速 V?2m/s時(shí)，阻力數(shù)值計(jì)算值與試驗(yàn)值誤差小于5％，說(shuō)明該數(shù)值模擬方法在研究較高體積傅汝德數(shù)時(shí)具有較好的計(jì)算精度。
　　根據(jù)棱柱型滑行艇在靜水中約束模式下的數(shù)值模擬結(jié)果，完成了棱柱型滑行

3、艇在靜水中約束航行的噴濺特性研究，分析了滑行艇噴濺面積、艇底靜壓等參數(shù)的變化特性，通過(guò)自編后處理程序繪制出滑行艇噴濺區(qū)的形狀，并計(jì)算出噴濺面積及噴濺阻力。噴濺區(qū)平均速度與航速之間近似滿(mǎn)足線(xiàn)性關(guān)系，縱傾角τ=3.0°下噴濺阻力占總阻力的12%~19%，縱傾角τ=5.0°下噴濺阻力占總阻力的25%~30%。
　　通過(guò)速度邊界造波方法，實(shí)現(xiàn)波浪環(huán)境的模擬，對(duì)滑行艇以一定航速，在波長(zhǎng)為2.1m、波高為0.2m的波浪中航行進(jìn)行了數(shù)值模擬，選

4、取縱傾角τ=5.0°，航速V=0m/s~5.0m/s共計(jì)6個(gè)工況，開(kāi)展了計(jì)及空氣載荷作用下棱柱型滑行艇在波浪中約束航行的噴濺特性研究，分析了滑行艇的艇底靜壓、艇底水相體積分?jǐn)?shù)分布等，繪制出滑行艇噴濺區(qū)的形狀，計(jì)算得到不同航速下滑行艇的噴濺阻力。航速 V=0m/s時(shí)，噴濺阻力非常小，可以忽略不計(jì)；其余航速下，在波浪中滑行艇的噴濺阻力占總阻力比例RS/R的峰值約在10%左右。
　　根據(jù)滑行艇噴濺現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)部機(jī)理及國(guó)內(nèi)外相關(guān)試驗(yàn)歸納出