收藏本站
《华中科技大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

近自由面三维振动翼水动力研究

陈庆任  
【摘要】:振动翼机构的研发灵感来自人类对鱼的尾鳍和鸟的翅膀的长期观察,振动翼的推进效率高,能提供很大的瞬时升力,在推进、低速操纵以及航态稳定控制等领域得到了广泛应用。利用振动翼装置能推进、控制和稳定作用的基本原理可对船舶在波浪中的运动进行控制,提高船舶耐波性,改善船舶的稳定性、快速性等航行性能。振动翼装置的开发在现行的船舶和新型高性能船的研发上均有很广泛的应用前景。 本文研究的三维振动翼是指船用机翼在水中以不变的航速前进同时也进行纯升沉运动、纯纵摇运动或升沉-纵摇耦合运动的机翼。本文研究的三维振动翼的水动力性能是研究三维水翼在作大幅度运动时的非定常流体动力性能。本文提供了分析三维水翼的水动力性能的理论基础、数值方法和算例,系统地进行了研究。 首先,本文介绍了定常边界元法的基本原理及求解步骤,针对数值求解过程中存在的积分奇异问题,详细推导了一种精确求解边界元法中影响系数积分的公式。在此基础上,将定常边界元法应用于圆球绕流的计算,随后对无限域中三维水翼的水动力性能进行了计算与分析。 当水翼靠近自由面航行时,自由面对水翼性能的影响是不可忽视的。为此,本文发展了一种非定常时域算法,计算了近自由面航行的三维水翼的势流场。该方法基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,其中在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。文中对不同航速、展长及浸深下的水翼水动力性能进行了计算,分析其所引起的自由面效应的强弱。 为研究三维水翼在近自由面运动时的水动力特性,采用组合翼模型进行了试验研究。对试验所采用的组合翼模型的水动力性能进行了数值计算,考虑了组合翼间的相互影响问题,其中在自由面采用非线性自由面边界条件。将数值计算结果与试验结果进行了对比。 振动翼在航行过程中处于非定常运动状态,其水动力性能受到时变尾涡面及尾涡存储效应的影响。本文采用非定常边界元法基于格林定理构建了振动翼计算模型,采用时间步进法在时域中进行计算,在尾涡面上应用等压Kutta条件并通过Newton-Raphson法进行迭代求解,对无限域振动翼的水动力特性进行了计算和研究。分别对做纯升沉、纯纵摇和升沉纵摇耦合运动的振动翼的水动力性能进行计算,分析了振动翼各个参数对其推进性能的影响。 由于在工程应用中存在振动翼近自由面运动的情况,因此在计算模型中考虑自由面的影响是项具有现实意义的工作。采用非正常边界元法对近自由面振动翼的水动力特性进行了计算和研究,基于格林定理构建(?)近自由面运动的振动翼计算模型。该模型是在运动的振动翼表面以及自由面上同时布置Rankine源与偶极子,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上布置偶极子及采用尾涡存储效应以满足Kutta条件。文中分别对近自由面做纯升沉、纯纵摇和升沉纵摇耦合运动的振动翼的水动力性能进行计算,分析了自由面存在对其推进性能的影响。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U661.3

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;汽车前照灯的光学系统浅析[J];汽车零部件;2011年02期
2 李夕兵;陶明;宫凤强;殷志强;杜坤;;冲击载荷作用下硬岩层裂破坏的理论和试验研究[J];岩石力学与工程学报;2011年06期
3 刘飞;唐献述;任新见;;接触爆炸作用下钢板层裂效应数值分析[J];工程爆破;2011年02期
4 殷延军;;提高金堆城南露天爆破质量的实践[J];中国矿山工程;2011年04期
5 袁绍国;臧建领;王政伟;张朋;刘冰雷;;基于ANSYS/LS-DYNA的两种起爆方式的效果比较[J];露天采矿技术;2011年03期
6 陈立强;杨风华;;边坡控制爆破技术的应用[J];中国矿山工程;2011年03期
7 耿贵刚;池恩安;刘凤钱;;中深孔爆破大块产生的原因分析及降低大块率的技术措施[J];矿业研究与开发;2011年04期
8 李本平;彭少培;;碾压混凝土围堰爆破拆除倾倒过程数值模拟研究[J];爆破;2011年02期
9 罗敏莉;毛筱菲;王晓侠;;强迫运动柱体附加质量与阻尼系数的CFD计算[J];水动力学研究与进展A辑;2011年04期
10 王建;张志雁;万连宾;牧振伟;;基于VOF模型的泄槽内掺气槽的三维流场数值模拟[J];水利水电技术;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱琳;田振夫;王燕;;用Level-Set方法模拟气泡在水中运动的过程[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(上册)[C];2005年
2 沈振中;陈小虎;孙粤琳;;用罚函数无单元法分析有自由面的稳定渗流场[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(一)[C];2007年
3 洪方文;赵峰;周连第;;VOF方法中F函数的混合计算方法[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
4 郑静;王燕昌;高效伟;;径向积分边界元法确定非均质土石坝渗流自由面[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 介玉新;李广信;葛锦宏;刘岩;;无单元法在渗流计算中的应用[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
6 黄少锋;李百齐;陈京普;;CFD在船舶工程中的实际运用[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年
7 孙钢;张敏刚;柴跃生;;Nd-Fe-B双相复合永磁合金快淬带织构与显微分析[A];第二届全国扫描电子显微学会议论文集[C];2001年
8 吴琼;于海;熊小青;王金宝;;考虑自由面的肥大船CFD阻力预报和伴流场模拟[A];七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集[C];2010年
9 张怀新;刘应中;缪国平;;带自由面三维船体周围黏性流场的数值模拟[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
10 宁博;柴军瑞;谢兴华;;求解渗流区域非线性问题的改进方法及其应用[A];全国地下工程超前地质预报与灾害治理学术及技术研讨会论文集(Ⅲ)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 仙本明;微差爆破在水泥厂矿山开采中的应用[N];中国建材报;2006年
2 邓明白培生 通讯员 罗锦湘;“柿竹园”成功进行世界“井下中深孔第一爆”[N];湖南日报;2007年
3 纳雍县煤炭管理局 何宁;预留光面层在软岩锚喷巷道施工中的应用[N];毕节日报;2008年
4 田帆;食品也对抗[N];中华工商时报;2003年
5 中国汽车技术研究中心 李玲;汽车前照灯照明技术探讨(上)[N];中国汽车报;2000年
6 杨慎勤;高科技布控左岸坝基开挖[N];中国水利报;2001年
7 水心聪;连续四年突破年设计生产能力[N];中国矿业报;2003年
8 王海明;自由社会何以可能?[N];学习时报;2008年
9 记者 田帆;自由薯条和麦加可乐[N];新华每日电讯;2003年
10 徐向明;金刚石串珠绳锯开采花岗石矿[N];中国建材报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈庆任;近自由面三维振动翼水动力研究[D];华中科技大学;2011年
2 洪方文;自由面附近运动物体流场的数值与试验研究[D];中国船舶科学研究中心;2001年
3 王志东;三维自由面湍流场数值模拟及其在水利工程中的应用[D];河海大学;2004年
4 吴静萍;有航速三维浮体非线性波浪力数值计算研究[D];武汉理工大学;2004年
5 丁洲祥;连续介质固结理论及其工程应用[D];浙江大学;2005年
6 王磊;湍流传热和湍流控制的数值模拟研究[D];中国科学技术大学;2007年
7 袁丽蓉;波流环境中垂向紊动射流的数值模拟研究[D];大连理工大学;2006年
8 张阿漫;水下爆炸气泡三维动态特性研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 李国安;多体船兴波时域分析及波体干扰欧拉方程解[D];华中科技大学;2007年
10 徐世昌;潜艇运动产生的内波与潜艇尾迹的SAR遥感仿真[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭建红;带自由表面非恒定流动的数值模拟研究[D];太原理工大学;2004年
2 任亮;求解带自由面渗流问题的移动网格方法及其工程应用[D];大连理工大学;2005年
3 苏利红;潮汐水流宽度平均的垂向二维数值模拟研究[D];太原理工大学;2005年
4 路建新;冲击波实验中测量自由面速度的光学记录速度干涉仪的设计和建立[D];中国原子能科学研究院;2004年
5 孔伟;小型土石坝防渗加固前后渗流及稳定分析[D];长沙理工大学;2010年
6 邓建霞;有自由面渗流分析的加密高斯点单元传导矩阵调整法[D];四川大学;2004年
7 朱涛;高速双体船的兴波阻力数值计算[D];武汉理工大学;2007年
8 刘娟;潜体自由面兴波的时域分析[D];华中科技大学;2006年
9 付成华;非均质土石坝稳定—非稳定渗流有限元分析[D];武汉大学;2004年
10 罗恒;粘性分层流中水下航行体尾迹在随机海面中的表现特征研究[D];上海交通大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026