組合拖曳體的水動力特性計算與設計優(yōu)化.pdf

1、拖曳體作為一種水下設備，主要用于水下探測，海底地形勘探。由于其可以按照具體的需求進行設計，故擁有較強的實用性。本文的研究背景是一個用于水面試驗、水下勘探的大型組合式拖曳體的設計，其有兩個可以任意組合的用于實際工況的單體，及一個用于提供浮力的浮箱組成。由于實際拖航中浮箱及其中一個單體露出水面以上，因此用數(shù)值計算分析該拖曳體的水動力性能時，既要考慮自由液面對阻力性能的影響，也要考慮單體之間的相互作用對穩(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，對水面拖曳體的阻力進行計算。通過與試驗阻力值的對比，驗證了數(shù)值算法的準確性。同時，基于計算結(jié)果，及設計約束條件，對拖體結(jié)構(gòu)外形進行優(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、拖曳體阻力計算和優(yōu)化的參考。在結(jié)構(gòu)外形優(yōu)化的基礎上，使用基于勢流理論的AQWA軟件對整個拖曳系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析。依據(jù)拖曳系統(tǒng)和真實海況建立仿真模型，然后控制流、浪等參數(shù)不變，分別改變交匯點的橫向位置、縱向位置和上拖曳點的縱向位置，來研究拖曳點位置與拖曳體六個自由度之間的關系，計算結(jié)果表明：交匯點的X坐標在[8m，8.5m]之間，Z坐標在[-2m，-1.5m]之間，上拖曳點的Z坐標在[-1m，-0.5m]之間時，拖曳系統(tǒng)的穩(wěn)定性最好。該