二維船用帆翼空氣動力特性的數(shù)值模擬.pdf

1、在全球能源日趨短缺的形勢下，把風(fēng)帆作為輔助動力用于船舶助航已經(jīng)越來越受到人們的重視。而風(fēng)帆空氣動力特性的不同將直接影響風(fēng)帆助航的能力。本文以二維帆翼作為研究對象，對其空氣動力特性進行數(shù)值模擬，研究的帆翼類型包括兩種：硬帆和軟帆。探討不同方法的適用攻角范圍和模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，為以后帆翼翼型的優(yōu)化和選優(yōu)研究提供了依據(jù)。
　　 二維軟帆的數(shù)值模擬是本文的重點和難點，而本文用于求解二維硬帆的流函數(shù)法是二維軟帆數(shù)值模擬方法的理論基礎(chǔ)。因此

2、，本文首先討論了硬帆的數(shù)值模擬方法，然后討論軟帆的數(shù)值模擬方法。
　　 對于二維硬帆，本文選取兩種帆翼翼型--弓型薄翼翼型和NACA翼型，利用三種方法對其空氣動力特性進行數(shù)值模擬。首先，利用流函數(shù)法和不可穿透條件法分別對弓型薄翼和NACA兩種翼型進行數(shù)值模擬，同時得出兩種方法在滿足計算要求時所需的最少面元數(shù)，結(jié)果表明，模擬結(jié)果僅在低攻角范圍內(nèi)具有很高的精確度。其次，利用商用CFD軟件FLUENT，在粘性流場定常狀態(tài)下，對弓型薄翼

3、翼型和NACA翼型在不同來流攻角時的空氣動力特性進行模擬，結(jié)果表明，F(xiàn)UYENT模擬結(jié)果不僅在低攻角時比流函數(shù)法和不可穿透條件法的模擬結(jié)果具有更高的精確度，而且高攻角時同樣與試驗值吻合良好。最后，本文研究了Profili和Airfoil兩種翼型氣動特性分析軟件的使用方法，并選取NACA翼型作為算例進行數(shù)值模擬，結(jié)果表明，模擬結(jié)果僅在低攻角范圍與試驗值吻合良好。
　　 對于二維軟帆，本文選取帆翼形狀為弓型薄翼（不考慮翼厚）的風(fēng)帆作