升力型航行器水动力特性分析及流动规律研究

IMECH-IR > 流固耦合系统力学重点实验室

	升力型航行器水动力特性分析及流动规律研究
英文题名	Study on Hydrodynamic Characteristics and Flowing Law of Lift Type Vehicle
	吴小翠
导师	黄晨光，王一伟
	2016
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	北京
学位类别	博士
学位专业	工程力学
摘要	海洋权益维护急迫需求小型、高速、高性能航行器。水动力特性分析与流动规律研究是航行器设计的前提和基础，其中包括快速性、操纵性和兴波特性等。本文从新概念升力型航行器关键水动力学问题入手，以翼身融合构型水面/水下混合型航行器和水面超高速航行器为主要研究对象，针对快速性、操纵性、兴波特性、空化特性等主要流体动力学问题，以新型高效操纵性数值模拟方法、非稳态空化流动大涡模拟方法以及小尺寸机理性发射验证实验等为主要手段，研究典型工况下的流场结构及流动规律，分析各主要控制因素影响机制，力求归纳总结相似律并提出数值方法改进措施。具体包括以下内容：（1）将多参考系与源项方法相结合，提出一种基于相对坐标系的新型操纵性计算方法，实现了对航行器整套水动力数据高精度高效率计算，在此基础上探讨了旋转角速度、旋转半径、攻角、漂角对航行器操纵性的影响规律，获得了新概念翼身融合航行器操纵性规律与相似律。相比于类轴对称的SUBOFF模型，翼身融合航行器的垂直面回转操纵稳定性更优。（2）分析了翼身融合航行器水面运行时兴波特性，揭示了兴波-操纵性之间的非线性耦合效应。获得新概念航行器兴波与水面航行流体动力特性及规律。进一步基于阻力的非单调特性，推荐了该航行器水面最佳巡航速度。（3）采用大涡模拟方法开展了典型水翼结构的三维空化流动精细模拟，分析了扇形回射流在空泡内部的运行机制，获得空泡长度、脱落频率等定量特征及参数影响规律。在此基础上，进一步评估了非稳态空泡发展对数值模拟网格分辨率的要求，并给出了二次脱落影响整体脱落频率的物理机制。（4）建立了近自由面空化流动实验与数值模拟方法，发现了近自由面非稳态空泡演化新现象，并获得了自由液面对空泡演化和稳定性的影响规律。初步分析了自由表面与空泡耦合效应，揭示了二者相互作用机制。同时发现某些特殊工况下外部空气侵入诱导产生的通气空泡现象，能在近自由面航行器上表面形成稳定的云状通气空泡。
索取号	31377
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59470
专题	流固耦合系统力学重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	吴小翠. 升力型航行器水动力特性分析及流动规律研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.

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