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船用襟翼舵的设计及水动力性能研究

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 襟舵翼简介

1.3 襟舵翼的应用及研究成果

1.4 本文的内容安排

第二章 某型滨海调查船三维建模及船后襟翼舵的设计

2.1 引言

2.2 某型滨海调查船的三维外形建模

2.3 船后襟翼舵的设计

2.4 本章小结

第三章 CFD数值模拟的基本理论与方法

3.1 流体动力学基本控制方程

3.2 湍流控制方程

3.3 计算流体力学的数值方法与求解过程

3.4 非结构网格技术

3.5 本章小结

第四章 敞水襟翼舵水动力性能研究

4.1 敞水襟翼舵的参数定义

4.2 数值模拟算例验证

4.3 设计的襟翼舵水动力性能计算

4.4 本章小结

第五章 船后襟翼舵水动力性能研究

5.1 船体对襟翼舵的影响

5.2 船舶无侧滑角时襟翼舵水动力特性研究

5.3 带侧滑角船后襟翼舵水动力特性研究

5.4 船体摩擦阻力与经验公式的对比

5.5 本章小结

第六章 船舶回转半径的估算

6.1 船舶回转原理

6.2 船舶机敏回旋半径的计算

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 未来进一步展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况

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摘要

舵对船舶的操纵性能有很大的影响。船用襟翼舵是一种高升力的舵,能有效的改善船舶的回转性能,在最近几年引起了设计人员的重视。而对船用襟翼舵的水动力性能的研究主要还是依靠传统理论、经验和相关试验,设计周期长且费用高,给船用襟翼舵的设计带来不便。计算流体力学的发展促使数值模拟可应用于船用襟翼舵的水动力性能研究,对襟翼舵的设计有重要的意义。
  本文根据某型船舶的外形尺寸和传统设计经验为该船舶设计了襟翼舵的外形,利用通用CFD软件FLUENT对该襟翼舵敞水情况下的水动力性能进行了数值模拟,研究了襟翼舵舵力与舵角的变化规律,并将得到的数据与试验数据作对比,两者吻合良好。从计算结果可以看出襟翼舵舵力随主舵角,子舵角的增大而增大且高于普通流线型舵。从实际情况考虑,对船后襟翼舵的水动力性能和流场分布进行了数值模拟,并研究了船体相对水流有侧滑角情况下对襟翼舵水动力的影响。从计算结果可以看出受船体影响襟翼舵舵力比敞水情况下有所下降且左舵和右舵的舵力也存在差异,当船体有侧滑角时襟翼舵舵力会进一步降低,但高于普通流线型舵。
  将受船体影响时的襟翼舵舵力的数值模拟结果应用于该船舶回转半径的计算。计算结果表明在襟翼舵主舵角为30°,子舵角为30°时该船舶的回转半径相比较普通流线型舵舵角30°时减小达30%。

著录项

  • 作者

    田淼杰;

  • 作者单位

    南京航空航天大学;

  • 授予单位 南京航空航天大学;
  • 学科 航空工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 张召明;
  • 年度 2015
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 U664.41;
  • 关键词

    船用襟翼舵; 参数设计; 水动力性能;

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