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滑行艇喷溅阻力特性模型试验研究

江苏科技大学学报（自然科学版） 2015年第4期29卷 317-323页

作者：王志东凌杰吴娜凌宏杰高雷江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

通过开展棱柱型滑行艇喷溅阻力的模型试验研究，提出了一种滑行艇喷溅阻力的计算分析方法.试验选取4组不同初始纵倾角τ=1.5°，2.2°，3.0°，5.0°，每个纵倾角对应2个吃水，分别为：τ=1.5°时吃水dA =37.3，27.3 mm；τ=2.2°时dA =... 详细信息

通过开展棱柱型滑行艇喷溅阻力的模型试验研究，提出了一种滑行艇喷溅阻力的计算分析方法.试验选取4组不同初始纵倾角τ=1.5°，2.2°，3.0°，5.0°，每个纵倾角对应2个吃水，分别为：τ=1.5°时吃水dA =37.3，27.3 mm；τ=2.2°时dA =58.0，38.0 mm；τ=3.0°时dA =58.0，48.0 mm；τ=5.0°时dA =73.0，53.0 mm.每个吃水下的航速分别为1，2，3，4，5 m/s共计40种工况.通过在艇底布置压力传感器测量航行过程中受到的水动压力，同时采用高速摄像机拍摄的视频捕捉航行过程中的喷溅区域和滑行面，开展滑行面压力传感器数据的处理分析，确定了滑行艇滑行面的阻力特性，在此基础上采用间接法完成了滑行艇喷溅阻力的分析计算.结果表明：高速滑行状态下，滑行艇的喷溅阻力约占总阻力的22%-35%.

关键词：棱柱型滑行艇压力传感器喷溅阻力

滑行艇非定常流体动力特性及喷溅阻力的计算方法研究

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滑行艇非定常流体动力特性及喷溅阻力的计算方法研究

作者：窦朋江苏科技大学

学位级别：硕士

船舶高速航行时,船体受到的动载荷和运动响应具有很复杂的强非线性特性,在遭遇汹涛时,船体会发生严重的砰击,有时还会伴有上浪的现象,这些载荷对船舶的安全性能及其运动响应有很大影响。因此,研究钝体在航行过程中的水动力载荷及喷溅特... 详细信息

船舶高速航行时,船体受到的动载荷和运动响应具有很复杂的强非线性特性,在遭遇汹涛时,船体会发生严重的砰击,有时还会伴有上浪的现象,这些载荷对船舶的安全性能及其运动响应有很大影响。因此,研究钝体在航行过程中的水动力载荷及喷溅特性对滑行艇及其他高性能船舶的优化设计和运动性能预报具有非常重要的理论意义和工程实用价值。针对不同钝体模型在静水中约束航行,以及滑行艇三维模型在静水、波浪中自航模式下的运动响应进行数值模拟,并通过自编程软件计算喷溅阻力,相比于以往喷溅阻力计算方法,可以更快捷、精确地捕捉喷溅区域,适用性更高。利用Fine/Marine软件对横剖面分别为为直线、外凸和内凹斜升型滑行艇采用约束模式,纵倾角τ=3.0°,航速V=2.0m/s,横向斜升角β=10°、15°、20°、25°共12个工况进行数值计算,分析了滑行艇水动力性能和瞬态流场变化,编写了喷溅区域参数的后处理程序,得到不同横向斜升角下滑行艇喷溅阻力和喷溅面积。结果表明,高航速情况下,内凹斜升型滑行艇不利于降低喷溅阻力。选取某高速滑行艇模型,在自航模式下,重心距艇尾分别为38.1%L、35.1%L,航速为V=2m/sm/s（间隔1m/s）共计12种工况的滑行艇三自由度运动响应预报,完成水动力特性、运动响应特性、喷溅特性与航速之间关系,给出了不同航速、重心下喷溅阻力和喷溅面积在稳定状态的瞬时值,并与试验数据对比,二者吻合良好。滑行艇进入滑行状态后（V≥4m/s）,在滑行艇重心lg=38.1%L时,喷溅阻力占总阻力的14.05%1.42%,lg=35.1%L时,喷溅阻力占总阻力的10.02%6.20%。基于速度入口造波,完成了高速滑行艇在自航模式下,波高H=0.2m,波长λ=0.5L、1L、1.5L、2L下流场和滑行艇性能的数值预报,分析了滑行艇运动响应和波浪周期的关系,对滑行艇艇底压力、速度、水相分布进行研究,通过自编程对喷溅区域进行处理获取了喷溅区域特征参数,分析了喷溅区域流体运动特性和遭遇周期内喷溅阻力。当λ≥1L时,滑行艇往往伴有砰击,使得喷溅阻力出现跳跃性增加,喷溅阻力峰值约占总阻力的40%。根据滑行艇喷溅现象发生的内部机理及国内外相关试验归纳出的经验公式,本文基于Matlab,编写了喷溅阻力计算后处理程序,为滑行艇喷溅阻力的研究提供了一种快捷、高适用性的研究计算方法,为揭示高速滑行艇喷溅机理及防飞溅结构形式设计奠定基础。

关键词：高速滑行艇数值模拟喷溅阻力自编程

高速滑行艇喷溅阻力的数值计算与分析方法研究

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高速滑行艇喷溅阻力的数值计算与分析方法研究

作者：吴娜江苏科技大学

学位级别：硕士

传统排水型船的重量由静水力支持,而滑行艇的重量是由水动力和静水力联合支持,滑行艇在高速航行时伴随着强烈的喷溅现象,对滑行艇的航行阻力及运动性能产生显著影响。精确模拟滑行艇的喷溅及确定喷溅阻力对于确定艇体受到的动载荷及艇... 详细信息

传统排水型船的重量由静水力支持,而滑行艇的重量是由水动力和静水力联合支持,滑行艇在高速航行时伴随着强烈的喷溅现象,对滑行艇的航行阻力及运动性能产生显著影响。精确模拟滑行艇的喷溅及确定喷溅阻力对于确定艇体受到的动载荷及艇型的优化具有十分重要的意义。本文采用与滑行艇试验艇型相同的三维棱柱型滑行艇模型,针对棱柱型滑行艇在静水中约束航行及在波浪中约束航行进行了数值模拟与分析。利用Fluent软件对滑行艇约束模式下纵倾角τ=3.0°、5.0°,航速V=1.0m/s.0m/s共计12个工况进行了数值模拟,完成了棱柱型滑行艇在静水中约束航行的水动力特性研究,分析了不同纵倾角不同航速下滑行艇的阻力、周围流场、艇底动压等,并将数值计算结果与试验相比较,吻合较好。当航速V?2m/s时,阻力数值计算值与试验值误差小于5%,说明该数值模拟方法在研究较高体积傅汝德数时具有较好的计算精度。根据棱柱型滑行艇在静水中约束模式下的数值模拟结果,完成了棱柱型滑行艇在静水中约束航行的喷溅特性研究,分析了滑行艇喷溅面积、艇底静压等参数的变化特性,通过自编后处理程序绘制出滑行艇喷溅区的形状,并计算出喷溅面积及喷溅阻力。喷溅区平均速度与航速之间近似满足线性关系,纵倾角τ=3.0°下喷溅阻力占总阻力的12%9%,纵倾角τ=5.0°下喷溅阻力占总阻力的25%0%。通过速度边界造波方法,实现波浪环境的模拟,对滑行艇以一定航速,在波长为2.1m、波高为0.2m的波浪中航行进行了数值模拟,选取纵倾角τ=5.0°,航速V=0m/s.0m/s共计6个工况,开展了计及空气载荷作用下棱柱型滑行艇在波浪中约束航行的喷溅特性研究,分析了滑行艇的艇底静压、艇底水相体积分数分布等,绘制出滑行艇喷溅区的形状,计算得到不同航速下滑行艇的喷溅阻力。航速V=0m/s时,喷溅阻力非常小,可以忽略不计;其余航速下,在波浪中滑行艇的喷溅阻力占总阻力比例RS/R的峰值约在10%左右。根据滑行艇喷溅现象发生的内部机理及国内外相关试验归纳出的经验公式,本文提出喷溅区的分离方法,并推导出喷溅区几何参数及喷溅阻力的计算公式,最终建立棱柱型滑行艇喷溅参数及喷溅阻力的计算模型与方法,为滑行艇喷溅阻力的研究提供了一种可行的研究分析方法。

关键词：棱柱型滑行艇数值模拟喷溅阻力分析方法

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钝体滑行艇喷溅阻力计算方法研究

江苏科技大学学报（自然科学版） 2018年第4期32卷 459-464页

作者：凌杰王毅窦朋王志东陆军军事交通学院镇江校区镇江212003 江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003

基于计算流体力学软件FINE/Marine对钝体滑行艇喷溅阻力特性进行了研究.对底部为直线、外凸和内凹斜升型3种钝体在静水约束模式下,取纵倾角τ=3. 0°,航速V=2. 0 m/s,横向斜升角β分别为5°、10°、15°、20°时,进行了水动力性能数值... 详细信息

基于计算流体力学软件FINE/Marine对钝体滑行艇喷溅阻力特性进行了研究.对底部为直线、外凸和内凹斜升型3种钝体在静水约束模式下,取纵倾角τ=3. 0°,航速V=2. 0 m/s,横向斜升角β分别为5°、10°、15°、20°时,进行了水动力性能数值计算和分析.通过编写喷溅区域参数的后处理程序,对喷溅区节点进行网格重构,得到不同横向斜升角下钝体喷溅面积和喷溅阻力.

关键词：钝体滑行艇 FINE/Marine 静水约束模式喷溅阻力

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高速滑行艇喷溅特性研究方法

中国造船 2018年第3期59卷 116-125页

作者：王志东窦朋凌宏杰王芳江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003 河海大学港口海岸与近海工程学院南京210000

为了研究高速滑行艇喷溅特性,基于商业CFD软件FINE/MARINE开展了三维滑行艇模型三自由度运动性能的实时数值预报,完成了航速V=2～7 m/s,重心距离艇尾38.1%L、35.1%L共计12种工况下滑行艇的水动力特性、运动性能与航速之间关系的计算,并... 详细信息

为了研究高速滑行艇喷溅特性,基于商业CFD软件FINE/MARINE开展了三维滑行艇模型三自由度运动性能的实时数值预报,完成了航速V=2～7 m/s,重心距离艇尾38.1%L、35.1%L共计12种工况下滑行艇的水动力特性、运动性能与航速之间关系的计算,并与试验数据进行了对比,二者吻合良好。将艇体表面的流体特征信息(速度场、压力场和水气体积分数等)导入自编的后处理程序,对艇体节点空间坐标重新生成非结构网格,给定喷溅的判断条件,自动识别和处理艇体喷溅区形状及喷溅阻力构成,论文提出的喷溅处理方法为揭示高速滑行艇喷溅流动内部机理及防飞溅结构形式设计奠定了基础。

关键词：高速滑行艇运动性能自编程喷溅阻力

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棱柱型滑行艇喷溅特性研究方法

哈尔滨工程大学学报 2018年第3期39卷 422-427页

作者：窦朋王志东凌宏杰河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210000 江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000

为了研究滑行艇喷溅现象,本文基于CFD软件FINE/MARINE开展了棱柱型滑行艇不同底部横向斜升角和不同航速下的数值模拟。将艇体表面的流体特征信息(速度场、压力场和水气体积分数等)导入自编程后处理程序,程序对艇体节点空间坐标重新生成... 详细信息

为了研究滑行艇喷溅现象,本文基于CFD软件FINE/MARINE开展了棱柱型滑行艇不同底部横向斜升角和不同航速下的数值模拟。将艇体表面的流体特征信息(速度场、压力场和水气体积分数等)导入自编程后处理程序,程序对艇体节点空间坐标重新生成非结构网格,给定喷溅的判断条件,自动识别和处理艇体喷溅区形状及喷溅阻力(包括喷溅摩擦阻力和喷溅压阻力)。研究结果表明:本文提出的喷溅处理方法可以较好地处理自由面破碎、飞溅等强非线性引起的高性能船舶阻力增量问题,为揭示高速滑行艇喷溅内部机理及防飞溅结构形式奠定基础。

关键词：计算流体力学棱柱滑行艇驻线自编程喷溅阻力底部斜升角

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小水线面单体船船型与阻力研究

船舶力学 2007年第4期11卷 553-563页

作者：郑义卢晓平董祖舜郦云海军工程大学船舶与动力学院湖北武汉430033

对一种新型高性能船—小水线面单体船的船型与阻力性能作探索性研究,通过船型分析与设计计算,提出了两种小水线面单体船的船型方案,绘制了其中一种型线简图,结合理论计算、模型试验与经验公式方法,对设计船型的阻力性能进行了分析,阐述... 详细信息

对一种新型高性能船—小水线面单体船的船型与阻力性能作探索性研究,通过船型分析与设计计算,提出了两种小水线面单体船的船型方案,绘制了其中一种型线简图,结合理论计算、模型试验与经验公式方法,对设计船型的阻力性能进行了分析,阐述了小水线面单体船各阻力成分分配特性、主船体部分几何参数、潜深、支柱形状对阻力影响的规律。

关键词：小水线面单体船型线设计船舶阻力兴波阻力理论喷溅阻力