復雜海洋環(huán)境下航行體的水動力特性研究.pdf

1、航行體在水下航行過程中會受到復雜水動力載荷的作用，尤其在靠近海面的過程中，由于環(huán)境載荷(波浪、洋流等)的存在以及多種流場的耦合作用，周圍流場水動力載荷更加復雜。水動力載荷不僅影響航行體的結(jié)構(gòu)安全性，還影響航行體的運動姿態(tài)，進而影響其設計功能的實現(xiàn)。研究復雜海洋環(huán)境下航行體的水動力特性研究對航行體設計及姿態(tài)預測有很重要的意義。其中，附加質(zhì)量與阻尼的計算和研究是水下航行體水動力計算的一個重要問題，具有重要的研究意義。
　　 本文基于

2、理想流體的勢流理論，選取適當?shù)牟ɡ思把罅鲾?shù)值模型，建立復雜海洋環(huán)境下水下航行體載荷計算模型。研究了不同海流模型，不同浪級下的水下航行體的表面載荷特性。在此基礎上推導了計及附加質(zhì)量變化的水下航行體運動方程，分析了整個水下航行體運動過程中附加質(zhì)量的變化對阻尼特性的影響，并對整個出水過程中的附加質(zhì)量及興波阻尼特性進行了研究。本論文主要做了以下幾個方面的工作：
　　 1、基于理想勢流模型及波浪理論，建立了計及復雜海況的航行體出水數(shù)值模型

3、。并對不同的頻域格林函數(shù)、時域格林函數(shù)引入航行體出水進行了推導，分析了不同對速度勢求解方法對整個航行體出水問題的影響。
　　 2、結(jié)合模態(tài)正交法、勢流理論方法，建立了求解水下結(jié)構(gòu)附加質(zhì)量的求解方法，在與簡單結(jié)構(gòu)物的解析解進行比對驗證算法有效性的基礎上，將該方法應用到水下航行體整個水下運動過程中動態(tài)附加質(zhì)量的求解。建立計及附加質(zhì)量變化的水下航行體運動方程，分析了水下航行體運動過程中附加質(zhì)量與阻尼特性的相互關(guān)系。
　　 3、

4、建立了多種洋流的計算模型(不同速度梯度、不同流動方向、對流洋流)，對水下航行體洋流作用下表面水動力特性進行數(shù)值計算，總結(jié)得到不同條件下，洋流與水下航行體的相互作用下水下航行體表面載荷分布，對其相互關(guān)系進行了研究。為水下航行體的結(jié)構(gòu)設計及彈道預測提供參考。
　　 4、建立了水下航行體受力的頻域模型，分析了航行體不同狀況下的輻射力特性。建立了波浪作用下水下航行體受力的時域模型，并對不同出水條件及不同海況下的水下航體的入射力、輻射力、