【摘 要】
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船舶与海洋工程的高速发展,进一步提高了对军舰、游艇、科考船等水面船舶横摇稳性的要求。一般来讲,船舶的减摇系统最主要是减摇鳍,减摇鳍虽然在高航速下的减摇效果非常理想,
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船舶与海洋工程的高速发展,进一步提高了对军舰、游艇、科考船等水面船舶横摇稳性的要求。一般来讲,船舶的减摇系统最主要是减摇鳍,减摇鳍虽然在高航速下的减摇效果非常理想,但在低航速和零航速的情况下几乎无法有效减摇。在常规的减摇鳍中,减摇效果对减摇鳍与水之间的大速度差的依赖性很高,低航速下船舶的减摇效果实为不佳,因此零航速减摇鳍的发展也越来越受到关注。本文首先介绍了零航速减摇装置的发展现状,简述了减摇鳍在零航速下的工作模式,明确了研发零航速减摇鳍要解决的首要问题就是对零航速减摇鳍进行准确的流体动力特性分析,才能进一步优化设计方案。其次,建立无网格的二维离散涡法时域模型,对固定圆柱绕流和运动圆柱绕流进行了数值模拟计算,随后对比、分析采用离散涡方法或面元法对零航速减摇鳍的水动力特性展开研究工作的准确性、高效性等优缺点,并确定采用面元法展开研究工作。随后,本文给出描述机翼非定常运动产生的扰动流场的控制方程和边界条件,应用面元法求解控制方程。根据零航速减摇鳍的工作特点和目的,建立起描述零航速减摇鳍水动力特性的参数模型和有效描述并判断减摇效果的新的力学参数。最后,运用Wagner的解析解对比本文面元法模型计算机翼瞬时起动时升力系数的数值结果,还将其他运动情况的计算结果与学者的相对应的实验数据作比较,以此验证本文计算的数值结果是准确的。再进一步计算、分析零航速减摇鳍的旋转轴的位置、摆动周期、翼型对其水动力特性的影响,并根据定量结果,分析、总结出了与零航速减摇鳍的水动力特性相关的影响因素,为零航速减摇鳍的初步设计提供了参数选择依据并优化其设计。
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