兩棲車輛水上性能的理論和數(shù)值計算及車體方案設計研究.pdf

1、為了適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下快速搶灘登陸作戰(zhàn)的需要，對兩棲車輛的水上快速性能提出了更高的要求，隨著大功率動力部件的快速發(fā)展，發(fā)展具備水上高性能的兩棲車輛已成為可能。但是兩棲車輛作為具備水上和陸上高性能的復雜產(chǎn)品，其要滿足的約束條件多，性能指標高，因而研制的難度大，本文采用現(xiàn)代產(chǎn)品創(chuàng)新設計理論，運用流體力學、計算流體力學、邊界層、湍流及快艇阻力性能等理論對兩棲車輛的水上快速性進行了綜合研究： (1)根據(jù)兩棲車輛的結構特點(尤其是車體和行

2、動部分)，分析了履帶式兩棲車輛水上阻力的組成及其變化規(guī)律，比較了現(xiàn)有快艇水上阻力的計算方法及其在兩棲車輛上應用的可行性，通過將快艇的阻力計算方法在兩棲車輛上進行應用，發(fā)現(xiàn)其計算結果偏差較大，為此采用勢流理論計算了兩棲車輛不同截面的虛質(zhì)量，進而采用該虛質(zhì)量理論計算車體部分的升力性能，結合兩棲車輛的試驗結果，給出了兩棲車輛概念設計中水上飛行階段的性能預報方法。 (2)鑒于兩棲車輛起飛前阻力計算的困難，以輪式兩棲車輛為對象，采用VOF

3、(VolumeofFluid)多相流模型研究了其水上性能數(shù)值預報的方法，給出了一種結構網(wǎng)格和非結構網(wǎng)格相結合的混合網(wǎng)格劃分方法，以及交接面的計算方法，搭建了并行計算的軟硬件系統(tǒng)環(huán)境，比較了并行計算時的不同網(wǎng)格分割方法，上述方法克服了以前仿真計算中無法進行兩棲車輛興波和噴濺阻力計算的問題，在中低車速下可將車輛水上性能的預測精度控制在10﹪之內(nèi)；采用上述仿真計算方法對履帶式兩棲車輛車體設計方案的水上性能進行了比較，發(fā)現(xiàn)在適度增大攻角以及增加

4、側(cè)滑板是切實可行、易于使車輛達到水上高速航駛的方案。 (3)分析了兩棲車輛車體和推進器相互作用的機理，指出推進器增加兩棲車輛的水上阻力可達20﹪以上，并且易使車體后部受到的升力增加，從而使車輛縱傾減少；給出了車體和推進器共同仿真時的模型，研究了仿真計算條件下，推進器系統(tǒng)效率、管道效率的計算及其變化情況，以及推進器流管的變化情況，這對設置推進器的進水口、管道設計具有一定意義。 (4)研究了面向復雜產(chǎn)品系統(tǒng)的性能驅(qū)動的概念設