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水动力学研究与进展（A辑） 2021年第6期36卷 817-823页

作者：纪世君倪其军石亚军蒋一中国船舶科学研究中心无锡214082

为了探索超高速气动增升船的水气动力特性,该文利用基于FVM的STARCCM+软件分别模拟了超高速气动增升船模型在有升力翼和无升力翼状态下的静水直航运动,分析了鸭翼、主升力翼及断阶等气水动力结构的绕流特征。计算结果表明,在船宽弗劳德... 详细信息

为了探索超高速气动增升船的水气动力特性,该文利用基于FVM的STARCCM+软件分别模拟了超高速气动增升船模型在有升力翼和无升力翼状态下的静水直航运动,分析了鸭翼、主升力翼及断阶等气水动力结构的绕流特征。计算结果表明,在船宽弗劳德数大于6.0时,气动升力成为升力的主要来源,在船宽弗劳德数为7.0时,气动增升率可达到0.69;在升力翼的气动增升效应影响下,浸湿面主要集中在断阶之前的滑行面上,尾部仅有少量浸湿,在改善高速阻力性能的同时提升了纵向运动稳定性。

关键词：气动增升船气动增升效应断阶升力翼数值模拟

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断阶构型对超高速气动增升船减阻效果的影响

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船舶工程 2023年第5期45卷 29-34页

作者：刘洋纪世君蒋一倪其军中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

为充分了解超高速气动增升船的断阶构型参数对其减阻作用的影响,基于计算流体动力学(CFD)软件分析不同断阶纵向位置和断阶高度下的船体阻力、纵倾和升沉。计算结果表明:在一定范围内将断阶后置,可减小船舶的航行阻力,但船体纵倾会增大;... 详细信息

为充分了解超高速气动增升船的断阶构型参数对其减阻作用的影响,基于计算流体动力学(CFD)软件分析不同断阶纵向位置和断阶高度下的船体阻力、纵倾和升沉。计算结果表明:在一定范围内将断阶后置,可减小船舶的航行阻力,但船体纵倾会增大;断阶高度对船体运动阻力的影响,在低速段与高速段表现出截然相反的相关性关系,系列阻力曲线约在船宽弗汝德数Fr_(B)=4.0的航速下交会,在此之后,阻力随着断阶高度的增大而迅速减小,而低速阻力随断阶高度的增大而增大。

关键词：气动增升船断阶纵向位置断阶高度减阻效果

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超高速气动增升船断阶减阻特性研究

超高速气动增升船断阶减阻特性研究

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作者：刘洋中国舰船研究院

学位级别：硕士

超高速气动增升船是一种升阻比介于水面船舶与飞空型运载器的新型船舶,拥有较好的快速性的同时,船体稳定性更好,较低的技术难度可以使其更便于朝大型化发展。在巡航航速下,虽然气动升力支撑起绝大多数的船身重量,但船身水动升阻比远大... 详细信息

超高速气动增升船是一种升阻比介于水面船舶与飞空型运载器的新型船舶,拥有较好的快速性的同时,船体稳定性更好,较低的技术难度可以使其更便于朝大型化发展。在巡航航速下,虽然气动升力支撑起绝大多数的船身重量,但船身水动升阻比远大于气动翼的升阻比,此时的水动阻力仍占总阻力的主要成分,断阶作为超高速船的主要水动力减阻手段,其在气动增升作用下的减阻特性值得关注和研究。本文通过网格收敛性分析及基于模型试验的数值方法验证,验证了本文所选模型网格数量在6.86×10时由网格粗细导致的计算结果差异已不再明显,所选用数值方法在计算超高速气动增升船从静止到巡航航速过程中的气水阻力以及船体姿态具有较好的误差精度,最大阻力计算误差约为11.1%,能够较好的模拟出船体在气动增升作用下断阶前后的阻力特性和船体的姿态变化。根据断阶减阻的机理,发现对不同长宽比的主船体进行断阶时,总阻力都会经历先增大后减小的过程。在船体姿态上,断阶会增加船体的纵倾,从而影响船体底部浸湿面积以及船体的摩擦力,但断阶对纵倾较小的船体减阻率更大,本文所讨论的长宽比为13时,断阶主船体在巡航航速下减阻率最大,最大可达到38.54%的减阻效果。对于超高速气动增升船,气动增升作用主要是抬升船体的同时减小船体纵倾角,与断阶一起对船体阻力产生影响。断阶增加升力翼的气动增升率,气动增升作用也促进断阶空穴的发展,对于不同长宽比的主船体,只有气动增升率超过临界值后断阶与气动增升作用才会有相互增益的减阻效果。结果表明,在巡航航速下,本文选定的升力翼型与长宽比为18的断阶主船体相互作用后的最大减阻率最大,最大减阻率为51.91%。进一步地,为了研究断阶具体构型参数对超高速气动增升船减阻特性的影响,分别对船体设置不同形式的单、双断阶。发现巡航航速下的单断阶有一个最佳断阶长度,也有一个最佳断阶高度。通过Savitsky断阶后尾流迹线的经验公式可以看出,巡航航速下的单断阶最佳长度和高度时的断阶后缘角需要近似等于但又略大于船体纵倾角。通过双断阶的第二滑行面长度的计算,说明了第一断阶和第二断阶最佳后缘角同样需要遵循近似等于但又略大于船体纵倾。这样,两个断阶的下缘点与尾部下缘点的连线需要在一条直线上。双断阶方案将断阶后空穴分割成两个小空穴,较单断阶初始位置方案阻力减小10.1%。双断阶方案拥有较好的阻力性能的同时,兼顾了船体的和纵向稳定性。本文通过气动增升作用下的断阶减阻特性分析,提出超高速气动增升船双断阶构型方案,可以作为此类船型断阶参数选取的参考。

关键词：气动增升船数值仿真单断阶双断阶减阻

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断阶对超高速气动增升船水气动力特性影响的数值研究

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船舶 2022年第1期33卷 39-47页

作者：纪世君倪其军蒋一中国船舶科学研究中心无锡214082

为了探索断阶对超高速气动增升船水气动力特性的影响,利用基于FVM的STAR-CCM+软件分别模拟了有无断阶的超高速气动增升船模型在不同航行工况时的直航运动。基于计算结果,分析了断阶的作用机理并提取了断阶对超高速气动增升船水气动力、... 详细信息

为了探索断阶对超高速气动增升船水气动力特性的影响,利用基于FVM的STAR-CCM+软件分别模拟了有无断阶的超高速气动增升船模型在不同航行工况时的直航运动。基于计算结果,分析了断阶的作用机理并提取了断阶对超高速气动增升船水气动力、航行姿态、艇底浸湿的影响规律。结果表明:设置断阶使得高航速下的阻力性能得到了明显改善,最大减阻效果为33.7%;断阶对气动增升率的影响主要体现在船宽傅汝德数Fr>4.04的高速航速下,在最大航速下,断阶模型的气动增升率提升了约16.7%。

关键词：气动增升船断阶空穴水气动力特性数值模拟

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超高速气动增升船水气动力特性数值研究

超高速气动增升船水气动力特性数值研究

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第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研讨会

作者：纪世君倪其军石亚军蒋一中国船舶科学研究中心

为了探索超高速气动增升船的水气动力特性,利用基于FVM的STAR CCM+软件分别模拟了超高速气动增升船模型在有、无升力翼状态下的静水直航运动,分析了鸭翼、主升力翼、断阶等水气动力结构的绕流特征。通过计算值与试验值的对比,验证了数... 详细信息

为了探索超高速气动增升船的水气动力特性,利用基于FVM的STAR CCM+软件分别模拟了超高速气动增升船模型在有、无升力翼状态下的静水直航运动,分析了鸭翼、主升力翼、断阶等水气动力结构的绕流特征。通过计算值与试验值的对比,验证了数值方法的有效性。计算结果表明,在船宽佛汝德数大于6.0时,气动升力成为升力的主要来源,在船宽佛汝德数为7.0时,气动增升效率可达到0.69;在升力翼的气动增升效应影响下,浸湿面主要集中在断阶之前的滑行面上,尾部仅有少量浸湿,在改善高速阻力性能的同时提升了纵向运动稳定性。

关键词：气动增升船气动增升效应断阶升力翼数值模拟

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