高速滑行艇升沉纵摇运动的实时数值预报方法研究

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1、第２７卷第２期江苏科技大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．２２０１３年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ａｐｒ．２０１３ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８０７．２０１３．０２．００３高速滑行艇升沉纵摇运动的实时数值预报方法研究王志东，凌宏杰（江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江２１２００３）摘要：基于计算流体力学软件ＦＬＵＥＮＴ，编制了耦合求解滑行艇纵向运动预报程序，开展了三维滑行艇模型在均匀来流中运动响应的数值模拟．针对不同体积傅汝德数（Ｆｒ＝０．

2、９，１．８，２．７，３．６，５．０）工况下滑行艇的升沉、纵摇运动特性，数值预报了艇体升沉幅值、纵倾角随时间变化的特性曲线以及阻力、升力等随体积傅汝德数的变化规律．通过与试验数据对比，二者吻合较好．在低体积傅汝德数下，阻力误差约为１０％、升沉量误差约为８．５％；在高体积傅汝德数下，阻力及升沉量误差约为２０％；而纵倾角的误差始终较大，并给出了艇底动压力分布云图及尾流场波高变化规律．当体积傅汝德数为５．０时，滑行艇出现“海豚运动”现象，其余４种工况下，滑行艇均能趋于“动态平衡”，从而为滑行艇运动响应的实时数值预报提供了一种有效的方法．关键词：高速滑行艇；运动响应；数值预报中图分类号：ＴＢ３

3、３３文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－４８０７（２０１３）０２－０１１３－０６ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｅａｖｅａｎｄｐｉｔｃｈｍｏｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｈｉｇｈｓｐｅｅｄｐｌａｎｉｎｇｃｒａｆｔＷａｎｇＺｈｉｄｏｎｇ，ＬｉｎｇＨｏｎｇｊｉｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｐｕｔａ

4、ｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓｓｏｆｔｗａｒｅＦＬＵＥＮＴ，ｗｅｃａｒｒｉｙｏｕｔｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇｍｏｄｅｌｉｎｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｆｌｏｗｂｙｓｏｌｖｉｎｇｃｏｕｐｌｅｄｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｖｅｓｓｅｌｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｍｏｖｅｍｅｎｔｓ．ＦｏｒｖｏｌｕｍｅＦｒｏｕｄｅｎｕｍｂｅｒｓＦｒ＝０．９，１．８，２．７，３．６，５．０，ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｅａｖｅａｎｄｐｉｔｃｈｖｅｓｓｅｌｍｏｔｉｏｎ，ｗｅｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｂｏ

5、ａｔｂｏｄｙａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｈｅａｖｅ，ｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｏｆｐｉｔｃｈｗｉｔｈｔｉｍｅ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｒｕｌｅｏｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｌｉｆｔｗｉｔｈＦｒｏｕｄｅｖｏｌｕｍｅｎｕｍｂｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａａｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔ．ＦｏｒｔｈｅｌｏｗｖｏｌｕｍｅＦｒｏｕｄｅ，ｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｅｒｒｏｒｉｓａｂｏｕｔ１０％，ａｎｄｔｈｅｈｅａｖｅｅｒｒｏｒｉｓａｂｏｕｔ８．５％；ｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈｖｏｌｕｍｅＦｒｏｕｄｅ，ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｈｅａｖｅｅｒｒｏｒ

6、ｓａｒｅａｂｏｕｔ２０％，ａｎｄｔｈｅｐｉｔｃｈｅｒｒｏｒｉｓａｌｗａｙｓｌａｒｇｅｒ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｌｏｕｄａｔｌａｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｈｅｗａｖｅｈｅｉｇｈｔｃｈａｎｇｉｎｇｒｕｌｅｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｃｒａｆｔｂｏｔｔｏｍ．ＷｈｅｎｔｈｅｖｏｌｕｍｅＦｒｏｕｄｅｉｓ５．０，ｖｅｓｓｅｌｅｘｈｉｂｉｔｓ“ｄｏｌｐｈｉｎｍｏｖｅｍｅｎｔ”ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ａｎｄｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｆｏｕｒｋｉｎｄｓｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｖｅｓｓｅｌｃａｎｔｅｎｄｔｏ＂ｄｙｎａｍｉｃｂａｌａｎ

7、ｃｅ＂，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｋｉｎｄｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｖｅｓｓｅｌｍｏｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｐｌａｎｉｎｇｃｒａｆｔ；ｍｏｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ滑行艇的流体动力特性研究早在上世纪６０年ＣＦＤ技术被应用到水面高速艇流体动力性能的精代就引起了众多学者的关注，并且在滑行艇阻力性确预