仿生体阻力性能的分析的研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheStudyonHydrodynamicResistanceCharacteristicsofBionicFormsCandidate:LiuMingyueDesignandConstructionofNavalMajor:ArchitectureandOceanStructureSupervisor:Dr.Zha

2、ngZhiguoHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全

3、了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要船体的阻力性能是影响船舶运行经济性的重要因素之一，通过对船体线型的优化可以大幅度地提高

4、船舶的节能性能。母型改造法是船体线型设计的最初阶段通常采用的方法，此方法是基于型线数据库和设计经验的。随着计算机硬件和船舶计算流体力学的快速发展，CFD（ComputationalFluidDynamics）技术已经成为船舶水动力性能计算和预报领域的新兴手段，并得到广泛地应用。在基于CFD的船型优化设计过程中，必不可少的是船型的参数化建模，其要求是探求一种灵活有效的方法用于描绘和修改船体几何形状。本文采用曲面的高斯曲率描述艇体的形状信息。海豚有良好的流线型体型，潜艇的设计就来源于人们对鱼和海豚的模仿

5、。首先，本文应用计算流体力学方法对海豚模型的水动力性能进行数值仿真计算，得到海豚周围的流场信息和阻力特性。其次，本文对与海豚模型具有相同长度和排水体积的水滴型潜艇模型，进行了数值模拟，得到水滴型潜艇模型的阻力特性和流场信息。比较两者的阻力性能，结果表明海豚模型的阻力性能并不优于水滴型潜艇。本文的研究说明海豚的低阻力特性主要是受到其特殊的表皮和身体的柔性可以使其边界层大部分处于层流状态的影响，与其外形无关。关于海豚的高速低阻力之谜还有待进一步的仿生研究。最后，应用曲面曲率的计算方法，分别对海豚模型和水

6、滴型潜艇模型的高斯曲率分布进行分析。结合两者的阻力特性，对曲面曲率与阻力性能的关系进行了探讨，为船体线型的优化和仿生研究提供良好的基础。关键词：船型阻力性能海豚水滴型潜艇数值模拟曲面曲率I华中科技大学硕士学位论文AbstractHullresistanceperformanceisoneoftheimportantfactorsthataffecttheoperationoftheshipeconomy.Wecansignificantlyimprovetheenergyefficiencyofth

7、eshipthroughtheoptimizationofthehullform.Mostoftheinitialstagesofthetraditionalhulldesignadoptthefemaletransformationmethod,andstronglydependonthedesignexperienceandthetype-linedatabases.Withthewideapplicationofhigh-performancecomputersandtherapiddevel

8、opmentofcomputationalfluiddynamics,CFDhasbecomeanemergingtoolforthedesignandoptimizationofshiplines.IntermsoftheshipoptimizationbasedonCFD,parametricmodelisanessentialprocess.Then,itrequiresaflexibleandeffectivewaytodescribeandmodifythe