發(fā)布時間：2020-11-18 16:22

　　 激光雷迪爾級帆船是奧運會比賽的一種重要的帆船類別。比賽中運動員常常會在頂浪中操縱帆船完成航行、超越、繞標(biāo)、解脫判罰等動作,而在頂浪作用下帆船存在縱向運動(縱搖和垂蕩)響應(yīng),其阻力也會增加,此時運動員需要不斷調(diào)節(jié)帆船以穩(wěn)定船體姿態(tài)。為了解雷迪爾級帆船的運動響應(yīng),幫助運動員在遇到突變情況時準(zhǔn)確地判斷船體應(yīng)做出的反應(yīng),增強船體的航行性能,本研究基于計算流體力學(xué)方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)對激光雷迪爾級帆船頂浪中縱向運動和波浪增阻進行數(shù)值模擬。研究表明,激光雷迪爾級帆船裸船體在靜水中航行時,船體阻力的變化遵循船體阻力隨航速的增加而增加的規(guī)律。可以發(fā)現(xiàn),在考慮船體縱向運動的條件下,船底壓力隨著航行速度的增加而增加,最大壓力區(qū)域逐漸向船艉方向移動,船體兩側(cè)的飛濺越來越明顯,船行波的波幅以及波長也越來越大;同時,航速在4 m/s~6m/s之間時,船體處于排水狀態(tài)與滑行狀態(tài)之間的過渡狀態(tài),若航速繼續(xù)增加,裸船體將達到理論滑行狀態(tài);該級別帆船裸船體在一階規(guī)則波浪中航行時,船體的運動姿態(tài)以及阻力變化同樣呈周期性變化,且其變化周期等于船體遭遇周期;船體總阻力以及船行波的變化規(guī)律與靜水條件下相同;在計算航速及波長范圍內(nèi),縱向運動幅度隨著航速的增加而增大,而波浪增阻的變化未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。本研究討論了在考慮縱向運動時船體在靜水及規(guī)則波浪中的運動響應(yīng)以及阻力變化規(guī)律,為帆船駕駛者對船體運動姿態(tài)的理解提供了一定的理論指導(dǎo),為后續(xù)深入研究小型運動帆船波浪中的水動力性能提供了一定的借鑒。
【學(xué)位單位】：武漢體育學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：G861.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景與意義
    1.2 帆船水動力性能研究進展
        1.2.1 帆船船體阻力
        1.2.2 帆船推進性能
        1.2.3 帆船操縱性
    1.3 數(shù)值波浪水池國內(nèi)外研究進展
    1.4 波浪下船舶水動力性能研究進展
        1.4.1 船舶耐波性國內(nèi)研究進展
        1.4.2 帆船船體耐波性國外研究進展
    1.5 小結(jié)
2 數(shù)值計算方法與驗證
    2.1 數(shù)值計算方法
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 湍流模型
        2.1.3 雙相流模型
        2.1.4 一階規(guī)則波模型
        2.1.5 控制方程的離散
        2.1.6 邊界條件
        2.1.7 網(wǎng)格生成方法
    2.2 數(shù)值方法驗證
        2.2.1 數(shù)值驗證對象
        2.2.2 計算域及邊界條件
        2.2.3 船體阻力分析
        2.2.4 規(guī)則波浪下船舶的波浪增阻
        2.2.5 規(guī)則波浪下船舶的縱向運動
    2.3 小結(jié)
3 帆船船體靜水水動力數(shù)值模擬
    3.1 研究對象
    3.2 計算域及邊界條件
    3.3 網(wǎng)格劃分
    3.4 船體阻力
    3.5 船體壓力
    3.6 船體姿態(tài)
    3.7 小結(jié)
4 帆船頂浪下船體縱向運動數(shù)值模擬
    4.1 研究對象
    4.2 計算域及邊界條件
    4.3 網(wǎng)格劃分
    4.4 數(shù)值波浪水池的建立
    4.5 縱向運動分析
    4.6 波浪增阻分析
    4.7 船行波的分析
    4.8 小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
附錄1 船體的運動時歷與阻力時歷
附錄2 船底壓力云圖
附錄3 船行波云圖
附錄4 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文

【參考文獻】

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2 方昭昭;趙丙乾;朱仁傳;;頂浪中船舶運動的數(shù)值模擬與波浪增阻計算[J];中國造船;2014年02期

3 路寬;齊連明;王鑫;韓林生;王花梅;;不同湍流模型在波浪水槽數(shù)值模擬中的應(yīng)用與比較[J];海洋通報;2013年06期

4 馬勇;鄭偉濤;;帆船帆翼空氣動力性能數(shù)值模擬分析[J];船海工程;2013年01期

5 馬勇;鄭偉濤;;帆型對帆船帆翼空氣動力特性影響研究[J];吉林體育學(xué)院學(xué)報;2012年06期

6 馬勇;鄭偉濤;;不同扣角和傾角下帆船帆翼空氣動力特性的分析研究[J];山東體育學(xué)院學(xué)報;2012年05期

7 方昭昭;朱仁傳;繆國平;楊雄輝;;基于數(shù)值波浪水池的波浪中船舶水動力計算[J];水動力學(xué)研究與進展A輯;2012年05期

8 趙發(fā)明;高成君;夏瓊;;重疊網(wǎng)格在船舶CFD中的應(yīng)用研究[J];船舶力學(xué);2011年04期

9 田喜民;鄒早建;王化明;;KVLCC2船模斜航運動粘性流場及水動力數(shù)值計算[J];船舶力學(xué);2010年08期

10 封星;吳宛青;吳文鋒;張成興;;二維數(shù)值波浪水槽在FLUENT中的實現(xiàn)[J];大連海事大學(xué)學(xué)報;2010年03期

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2 沈志榮;船槳舵相互作用的重疊網(wǎng)格技術(shù)數(shù)值方法研究[D];上海交通大學(xué);2014年

3 廉靜靜;三維數(shù)值水池及船舶操縱性水動力數(shù)值計算[D];大連海事大學(xué);2013年

4 何海峰;帆板搖帆的空氣動力性能數(shù)值模擬[D];武漢理工大學(xué);2012年

5 倪崇本;基于CFD的船舶阻力性能綜合研究[D];上海交通大學(xué);2011年

6 陳康;影響船舶CFD模擬的因素分析與三體船阻力計算改進探討[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

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1 藺世杰;470級帆船舵水動力性能研究[D];武漢體育學(xué)院;2017年

2 周進;帶固定水翼滑行艇阻力與耐波性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2017年

3 劉勝;基于CFD的三體船水動力性能計算[D];大連理工大學(xué);2016年

4 查若思;單體船和雙體船波浪增阻的數(shù)值計算分析[D];上海交通大學(xué);2015年

5 余勇飛;波浪的數(shù)值模擬及其流場結(jié)構(gòu)分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

6 董哲;復(fù)合型小水線面三體船阻力及縱向運動預(yù)報[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

7 衛(wèi)光;船舶水動力系數(shù)計算及在規(guī)則波中的運動預(yù)報[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

8 楊勇;非定常操縱運動船體水動力數(shù)值計算[D];上海交通大學(xué);2011年

9 尹波;基于CFD的數(shù)值波浪水池技術(shù)及強迫橫搖數(shù)值實驗研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

10 郭海強;船舶性能數(shù)值水池的研究及其若干應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2009年

本文編號：2888919