阻流板诱导升力研究

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本文以带阻流板的高速排水型船为研究对象,采用模型试验和CFD数值模拟相结合的方法,揭示阻流板产生作用的水动力机理,研究阻流板特征参数对船体水动力的影响,分析船型参数与阻流板诱导升力间的关系,凝练阻流板诱导升力的预报公式。通过本文的研究发现,阻流板在船体底部产生升力的力学机理在于阻流板通过对流体的阻滞作用在其前方与阻流板高度相关的一定区域内形成旋涡,增加流场压强。安装阻流板后会导致船体兴波的波幅增加,但合理高度的阻流板能够减小船体阻力的原因是阻流板可以增加船体的“虚长度”,优化船体压力分布,改善船体航态和水动力性能。各参数对阻流板升力作用效果影响的研究结果表明,航速、阻流板高度对阻流板的作用效果起主要影响,吃水、底部斜升角和纵倾角影响效果次之。诱导升力系数随航速和阻流板高度的增加而增大,且增加方式均接近二次函数关系。诱导升力系数和吃水、底部斜升角以及纵倾角呈弱线性关系,随着吃水的增大,诱导升力系数呈现增大趋势,高速段尤为明显。船舶中低速时,底部斜升角的存在和适当的纵倾会提高阻流板的作用效果。在获得各独立因素对阻流板诱导升力的影响规律之后,论文中进一步研究了多因素耦合的影响效果,并凝练了囊括多参数及其相互耦合作用下阻流板诱导升力函数表达式。与模型试验数据进行的比较表明,针对过渡型船,本文方法所给出阻流板诱导升力计算方法的预报精度较之国外相关文献给出的方法有显著提高。
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