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M型艇是一种在航行阶段利用静浮力、水动升力和空气静升力的新型高性能滑行艇。与其它复合船型不同在于M型艇拥有独特形状的滑行槽道,在滑行航行阶段(Fr▽>3),除了利用水动升力外,还利用首兴波的能量产生空气静升力抬升船体,从而大大减少了兴波阻力。在实际应用过程中,首兴波能量的消耗可以减小M型艇在航行过程中对两岸河道及过往船只的兴波冲击作用,帮助M型艇突破航道对航速的限制。滑行槽道还会对槽道内的水和空气进行压缩混合,润湿滑行槽道表面,从而减小介质的粘性系数,达到减阻的效果。
对于M型艇的研究,目前主要还是依靠模型试验的方法。为了分析M型艇滑行槽道的工作机理,需要采用数值方法对M型艇进行水动力性能分析。利用重叠网格方法可以准确模拟出M型艇在航速高达Fr▽=5时的阻力性能,讨论改变槽道参数对M型艇的阻力性能影响,也可以捕捉分析M型艇在波浪中的耐波性能。
本文采用CFD商业软件Star-ccm+上对M型艇的阻力性能和耐波性进行数值模拟。文章主要研究内容包括:(1)通过系列网格方案对M型艇进行阻力性能数值模拟,经过与试验结果的对比,考虑到计算效率,得到M型艇阻力性能数值模拟的最佳网格方案;(2)采用已验证的网格方案,改变M型母型艇槽道参数,讨论槽道高度、槽道宽度、刚性围壁宽度以及滑行槽道纵向尺度对M型艇水动力性能的影响,得到增大槽道高度、槽道宽度和滑行槽道平直段长度对提高M型艇水动力性能有利的结论;(3)基于数值模拟方法分析M型艇在航行过程中出现首兴波飞溅和甲板上浪现象,提出修改主船体船艏瘦削程度和刚性围壁下伸长度等建议,并运用数值模拟方法验证改进建议可靠性。通过对M型母型艇型线改变,验证改进建议的普适性;(4)建立并验证数值波浪水池,研究M型艇在不同航速迎浪、零速横浪及首斜浪下的耐波性,对M型艇在静水及波浪中的水动力性能进行较为完整的研究。本文的研究能为M型艇艇型设计及静水和波浪下的水动力性能分析提供参考意见。
对于M型艇的研究,目前主要还是依靠模型试验的方法。为了分析M型艇滑行槽道的工作机理,需要采用数值方法对M型艇进行水动力性能分析。利用重叠网格方法可以准确模拟出M型艇在航速高达Fr▽=5时的阻力性能,讨论改变槽道参数对M型艇的阻力性能影响,也可以捕捉分析M型艇在波浪中的耐波性能。
本文采用CFD商业软件Star-ccm+上对M型艇的阻力性能和耐波性进行数值模拟。文章主要研究内容包括:(1)通过系列网格方案对M型艇进行阻力性能数值模拟,经过与试验结果的对比,考虑到计算效率,得到M型艇阻力性能数值模拟的最佳网格方案;(2)采用已验证的网格方案,改变M型母型艇槽道参数,讨论槽道高度、槽道宽度、刚性围壁宽度以及滑行槽道纵向尺度对M型艇水动力性能的影响,得到增大槽道高度、槽道宽度和滑行槽道平直段长度对提高M型艇水动力性能有利的结论;(3)基于数值模拟方法分析M型艇在航行过程中出现首兴波飞溅和甲板上浪现象,提出修改主船体船艏瘦削程度和刚性围壁下伸长度等建议,并运用数值模拟方法验证改进建议可靠性。通过对M型母型艇型线改变,验证改进建议的普适性;(4)建立并验证数值波浪水池,研究M型艇在不同航速迎浪、零速横浪及首斜浪下的耐波性,对M型艇在静水及波浪中的水动力性能进行较为完整的研究。本文的研究能为M型艇艇型设计及静水和波浪下的水动力性能分析提供参考意见。