組合拖曳體的水動(dòng)力特性計(jì)算與設(shè)計(jì)優(yōu)化.pdf

1、拖曳體作為一種水下設(shè)備，主要用于水下探測(cè)，海底地形勘探。由于其可以按照具體的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，故擁有較強(qiáng)的實(shí)用性。本文的研究背景是一個(gè)用于水面試驗(yàn)、水下勘探的大型組合式拖曳體的設(shè)計(jì)，其有兩個(gè)可以任意組合的用于實(shí)際工況的單體，及一個(gè)用于提供浮力的浮箱組成。由于實(shí)際拖航中浮箱及其中一個(gè)單體露出水面以上，因此用數(shù)值計(jì)算分析該拖曳體的水動(dòng)力性能時(shí)，既要考慮自由液面對(duì)阻力性能的影響，也要考慮單體之間的相互作用對(duì)穩(wěn)定性的影響。
　　本研究基于CF

2、D理論，使用STAR CCM商業(yè)軟件，配合笛卡爾網(wǎng)格的離散形式，對(duì)水面拖曳體的阻力進(jìn)行計(jì)算。通過與試驗(yàn)阻力值的對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值算法的準(zhǔn)確性。同時(shí)，基于計(jì)算結(jié)果，及設(shè)計(jì)約束條件，對(duì)拖體結(jié)構(gòu)外形進(jìn)行優(yōu)化：在保證浮力、及吃水位置的條件下，增大浮箱水平截面的長(zhǎng)寬比，將前端由半圓形過渡，改為雙圓弧過渡，使浮箱前端變尖。根據(jù)分析得到的阻力計(jì)算方法，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的模型興起波浪高度大幅下降，拖體總阻力值有25%的下降。該研究成果可以作為具有水面結(jié)構(gòu)的組合

3、拖曳體阻力計(jì)算和優(yōu)化的參考。在結(jié)構(gòu)外形優(yōu)化的基礎(chǔ)上，使用基于勢(shì)流理論的AQWA軟件對(duì)整個(gè)拖曳系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。依據(jù)拖曳系統(tǒng)和真實(shí)海況建立仿真模型，然后控制流、浪等參數(shù)不變，分別改變交匯點(diǎn)的橫向位置、縱向位置和上拖曳點(diǎn)的縱向位置，來研究拖曳點(diǎn)位置與拖曳體六個(gè)自由度之間的關(guān)系，計(jì)算結(jié)果表明：交匯點(diǎn)的X坐標(biāo)在[8m，8.5m]之間，Z坐標(biāo)在[-2m，-1.5m]之間，上拖曳點(diǎn)的Z坐標(biāo)在[-1m，-0.5m]之間時(shí)，拖曳系統(tǒng)的穩(wěn)定性最好。該