二维物体入水砰击理论及其应用研究

作     者：寇莹 

作者单位：中国舰船研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：王宝寿;陈玮琪

授予年度：2017年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080103[工学-流体力学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：入水砰击 Wagner理论 椭圆拟合 流动分离 水动升力 

摘      要：入水砰击问题在实际工程中普遍存在,包括船舶砰击,水上飞机降落和鱼雷入水等。本文研究了计算二维物体入水砰击问题的理论方法,在Wagner理论的基础上提出了改进的椭圆拟合方法,并用该方法计算了不同类型的二维入水问题,之后利用2D+t理论将该方法应用于滑行艇垂向动升力的计算。论文首先阐明了本文工作的背景与意义,并介绍了入水砰击理论满足的假设与条件和具体理论模型。对经典入水理论Wagner理论及其改进方法—OLM和MLM方法进行了推导和渐近分析。详细介绍了Wagner理论的两个重要思想:相当平板假设和自由面抬升,并且分析了OLM和MLM方法的优缺点。基于Wagner理论提出了新的改进方法,以椭圆拟合替代平板拟合,保证了砰击力计算的精确度,并且与MLM方法相比适用于斜升角更大的物体入水问题。第三章主要通过对楔形体和圆柱体入水问题以及流动分离问题的计算,验证了椭圆拟合方法的有效性。之后基于椭圆拟合方法,引入辅助边界建立流动分离模型,并给出了辅助线角度与斜升角满足的近似关系。采用该方法对有限宽楔形体入水问题进行了计算,并将得到的垂向力与有关实验数据对比,证明了该方法的可行性。第四章引入2D+t理论,采用基于椭圆拟合方法的流动分离模型分析了滑行艇滑行状态下的垂向力和力矩。通过与相关实验数据的对比,表明本文方法可以用于快速预报棱柱型滑行艇的滑行力。