高速滑行艇约束模式下的喷溅阻力特性研究

三体滑行艇阻力试验研究
孙华伟;邹劲;黄德波;邓锐
【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》
【年(卷),期】2011(032)007
【摘要】为了验证三体滑行艇超高速航行能力,研究其阻力特征和船型特点,通过船模试验测量了不同排水量、重心位置下的阻力、纵倾角和升沉,研究了压浪条对阻力与航态的影响.试验结果表明:三体滑行艇2个辅助片体的存在加大了高速航行时气动升力的影响,改善了其水动力性能,具有优异的纵向稳定性和极小的兴波与喷溅,在Fr(v) ＞8条件下仍能稳定航行,航行过程中出现2次明显的阻力峰和航态变化,第2次航态变化幅度小于第1次,压浪条对高速航行时的航态有一定的改善作用.【总页数】4页(P858-861)
【作者】孙华伟;邹劲;黄德波;邓锐
【作者单位】哈尔滨工程大学多体船技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学多体船技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学多体船技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学多体船技术国防重点学科实验室,黑龙江哈尔滨150001
【正文语种】中文
【中图分类】U661.22
【相关文献】
1.多附体对滑行艇静水阻力及航态影响的试验研究 [J], 张作琼;邓锐;李超;冯峰;曲先强
2.三体槽道滑行艇阻力模型试验研究 [J], 苏玉民;王硕;沈海龙
3.网格因素对三体滑行艇阻力计算影响探究 [J], 邹劲;姬朋辉;孙寒冰;任振
4.滑行艇喷溅阻力特性模型试验研究 [J], 王志东;凌杰;吴娜;凌宏杰;高雷
5.一种适用于大方形系数半滑行艇的浅槽消波艇型和阻力的试验研究 [J], 刘杨;张海华;杨佑宗;王伟;胡江平
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高速滑行艇的纵向运动分析与仿真研究许蕴蕾【摘要】针对喷水推进滑行艇的高速滑行原理,建立了其非线性的纵向运动数学模型.首先分析了滑行艇在高速滑行过程中的受力,详细地推导了艇体受到的重力、浮力和动升力,并根据喷水推进器的工作原理,推导了喷水推进力的表达式:然后建立了喷水推进滑行艇的非线性纵向运动数学模型;最后设计了基于该模型的滑行艇纵向运动预报软件,并进行了高速滑行的操纵性仿真试验,仿真结果与船模试验数据吻合较好,表明了该模型能够较准确的预报喷水推进滑行艇在静水中的纵向运动.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2011(022)001【总页数】5页(P21-25)【关键词】纵向运动;滑行艇;喷水推进;动升力;数学模型【作者】许蕴蕾【作者单位】七○八研究所,上海200011【正文语种】中文【中图分类】U661.33;TP391.9滑行艇与一般排水式船舶相比具有很大的不同，排水式船舶的重量基本由船体受到的静浮力支持；而滑行艇则不然，当其航速较高时，艇重的大部分被作用于底部的滑行升力所支持，此时的吃水比静浮时大为减少。

当遇到汹涛时，还会发生严重砰击，使之在海浪中剧烈地颠簸。

有时还可出现飞越一个波峰，而掉落在下一个波峰上的现象。

与排水式船舶相比，滑行艇的运动预报将有很大不同。

由于问题比较复杂，过去对滑行艇耐波性的研究，只能靠经验或试验来获得所需之数据。

目前，国际上预报高速艇在波浪中纵向运动的方法基本上有三种:（1）对排水船耐波性理论计算中常用的切片法进行湿表面积变化修正，如日本学者别所正利的修正切片法［1］;（2）采用Wanger水动力冲量理论的切片方法，如Zarnic的非线性模型［2］; （3）最近开始研究的直接求解Navier-Stokes方程的方法［3］。

此外，董文才等建立了考虑动升力影响的纵向垂直面内的运动数学模型［4］，Y.Ikeda等对滑行艇的纵摇和横摇的耦合运动进行了研究［5］，美国戴维逊（Davidson）实验室船池进行了棱柱形滑行艇模型在规则迎浪及不规则波中的耐波性系列试验，得到了各主要因素对波浪中运动响应的影响规律，分析规则波试验结果也得到一些定性的研究结果。

翼滑艇水动力特性实验研究陈淑玲，杨松林（江苏科技大学，船舶与海洋工程学院，江苏，镇江，212003）摘要：本文选择具有浅V滑行面及T型水翼11.8m翼滑艇进行船模实验研究。

选择两个不同的初始安装角(-1.5º及0º)，分别进行拖曳实验，对实验结果进行综合分析比较，得到了该型翼滑艇阻力性能的有关结果、纵倾状态随航速的变化情况以及不同水翼安装角对阻力性能的影响。

实验表明该船型在高速阶段阻力性能优于尺度相近的滑行艇，水翼设计符合要求。

实验结果可应用于实船的设计。

关键词：翼滑艇；阻力；拖曳实验中图分类号：U661.3 文献标识码：A0 引言翼滑艇又称单水翼滑行艇，是水翼艇与滑行艇相结合的产物，可广泛应用于内河、湖泊、港湾等风浪较小的水域[1]。

前苏联曾经开展过一型单水翼滑行艇的研究并制造出实船进行实验，发现该型快艇在海洋中适航性能较差，就没有继续进行研究。

中国拥有数量众多的内陆湖泊与河流，在这些区域中，风浪较小，翼滑艇在快速性上表现出一定的优势。

与主尺度相近的滑行艇相比，翼滑艇在同等航速下阻力降低约5％～15％。

在高性能船(HSV)研究领域，将不同船型进行“杂交”，吸取其不同的特点从而产生新的船型，是一种研究创新的有效手段[2]。

翼滑艇在航行状态下，前部水翼承担50％～60％艇重，后部滑行面承担剩余部分，其航行状态亦可看作滑行艇与水翼艇的结合。

因此，在对翼滑艇进行水动力分析的时候，往往将两者特性结合起来研究。

研究的手段有多种，主要分为理论手段与实验手段两种。

文献[3]通过优化的方法，对包括翼滑艇在内的高速单体船进行快速性、操纵性的综合研究。

实验方法的研究主要集中于滑行艇等方面，关于翼滑艇阻力性能的实验研究，尚未见到国内相关报道。

相比于传统阻力性能实验，本文的创新点在于：①在底部滑行面上设置压力测量点，可以反馈滑行面压力变化情况，以此作为改善滑行面型线设计的重要依据；②水翼角度的调节，利用杠杆结构，具有方便性与可靠性双重特点。

第4卷第4期船舶力学V ol.4N o.42000年8月Journal of Shi p M echanics Au g .2000收稿日期:1999-09-20作者简介:董文才(1967-),男,博士,武汉海军工程大学讲师。

滑行艇阻力研究进展董文才,郭日修(海军工程大学,武汉430033)摘要:本文分析了滑行艇阻力预报中常用的十余种方法,指出了各种方法中参数的变化范围、适用的艇型及存在的问题;讨论了理论求解的困难和减阻措施;说明了在滑行艇阻力预报中常被忽视的艇形概念及其重要作用。

关键词:滑行艇;阻力;纵倾;浸湿面积;喷溅中图分类号:U661.311U674.942文献标识码:A1前言滑行艇是最早研究的依靠水动力航行的艇,迄今它已得到了广泛的应用。

关于滑行理论的研究也有近70年的历史。

在滑行艇阻力研究方面已取得了不少成果[1～114],但尚有大量未解决的问题。

由于受最简单的棱柱形滑行艇几何外形的影响,人们往往认为滑行艇的阻力预报比排水船的容易。

一般将影响滑行艇阻力的因素表示为:容积傅氏数F 、折角线长度与最大折角线宽度之比、艇重、舯剖面底部斜升角、重心纵向位置,尽管它们能很好地表示滑行艇艇形的基本尺寸及负荷,但不能精确地描述艇形。

表示艇形的因素还应包括:艇宽锥度、艇体扭曲度、剖面形式等等,而这些因素难以用简单的数学表达形式来描述,并且在阻力预报方程中引入这些因素的难度往往大大地超出了描述它们本身的难度。

滑行艇在滑行过程中,其纵倾角和浸湿面积是变化的,滑行又可分成三个阶段:预滑行阶段,F <2.5,它名义上包括越峰速度,在此阶段,艇重的大部分由浮力支持;滑行阶段,2.5ΦF Φ4.0,艇重由流体静力和流体动力支持,随着航速升高,流体动力增加,流体静力减少,动力纵倾角减少;全滑行阶段,F >4.0,艇重几乎完全由流体动力支持,纵倾远远小于越峰时的纵倾。

并不是所有的滑行艇都具有上述三个阶段,并且不同的滑行状态有其最合适的艇形。

滑行艇阻力的近似计算方法
彭公武
【期刊名称】《武汉船舶职业技术学院学报》
【年(卷),期】2003(002)003
【摘要】查洁法是计算滑行艇阻力的一种近似方法,在考虑艇底斜升角对纵倾角的影响、不考虑艇底斜升角对浸湿长宽比的影响时,本文基于查洁法编制了滑行艇阻力理论预报程序,通过对美国滑行艇系列62中4667-1阻力理论计算值与试验值的比较,研究了查洁法的适用范围.
【总页数】4页(P32-35)
【作者】彭公武
【作者单位】武汉船舶职业技术学院船舶工程系,湖北,武汉,430050
【正文语种】中文
【中图分类】U661.311
【相关文献】
1.滑行艇阻力近似计算方法对比研究 [J], 张乔斌;尹成彬;吴开峰
2.钝体滑行艇喷溅阻力计算方法研究 [J], 凌杰;王毅;窦朋;王志东
3.滑行艇阻力计算方法对比研究 [J], 孙源;卢晓平;李井煜;王中
4.膏体尾矿管内滑移流动阻力特性及其近似计算方法 [J], 刘晓辉; 吴爱祥; 姚建; 朱权洁
5.查洁法结合RANS方程的滑行艇阻力计算方法 [J], 董文才;姚朝帮
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气泡高速艇波浪中阻力及运动性能数值研究欧勇鹏;周广礼;吴浩【摘要】为探索气泡高速艇在波浪中的减阻效果及运动性能,基于RANS方法,应用Overset网格技术、数值造波、HRIC-VOF方法及6-DOF运动模型构建气泡高速艇静水及波浪中的数值水池,阻力计算与试验值的偏差小于4.59％,纵向运动计算值与试验值偏差小于6.4％.进而分析了气层对B.H.型高速艇波浪中阻力、纵向运动的影响规律,研究了艇体运动对气层面积与形态的影响规律,获得了波浪中气层-艇体相互作用的力学过程;气层对垂荡的影响甚微,对纵摇有改善效果;顶浪条件下纵向运动对气层面积的影响不大,波浪中的减阻率仍可达27.24％～30.62％.%To determine the resistance reduction rate of air cavity and its effect on hull motion performance in waves, an RANS-method-based numerical towing tank was established using an Overset mesh, numerical wave, HRIC-VOF scheme, and 6-DOF motion model.The difference in the resistance error obtained between the numeri-cal and experimental results was less than 4.59％, and the error of longitudinal motion was 6.4％.Furthermore, the effects of air cavity on the resistance and longitudinal motions of B.H.type hull in waves were investigated, and the effects of hull motion on the air cavity area and shapes were simultaneously studied.The mechanics interac-tion laws between air cavity and hull bottom were obtained.The effect of air cavity on heave was negligible;howev-er, it improved slightly on pitch.In head waves, longitudinal motion slightly affected air cavity area, and the re-sistance reduction rate by air layer in waves was up to 27.24％～30.62％.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2017(038)012【总页数】9页(P1849-1857)【关键词】气泡高速艇;纵向运动;气层稳定性;数值波浪水池;气层形态;气层面积;减阻率【作者】欧勇鹏;周广礼;吴浩【作者单位】海军工程大学舰船工程系,湖北武汉430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉430033;海军工程大学舰船工程系,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U661.32目前，船舶气层减阻技术已在俄罗斯、乌克兰、日本、荷兰等国家获得了广泛应用，取得了显著的军事经济效益[1]。

高速滑行艇模型的动态失稳
朱炜;范婷云
【期刊名称】《国外舰船工程》
【年(卷),期】2001(000)006
【摘要】加拿大国家科学研究委员会海洋动力学研究所的静水拖曳水池,对长11.8 m、缩尺比为1/8的喷水推进滑行艇模型进行了系列的光体阻力和自航模型试验.光体阻力试验时,喷水推进吸入口关闭,在8个模型速度范围内,对3种排水量(每种排水量有3个重心纵向位置)共9种装载状态进行了试验.然后,再在船体上安装2个喷水推进器,用上述相同的速度和装载状态进行试验.动态失稳或称海豚式运动在某些高速试验中可以看到.讨论这种特性以及它与已发表的有关动态性界限的关系.【总页数】7页(P1-7)
【作者】朱炜;范婷云
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U6
【相关文献】
1.高速列车转向架蛇行失稳的MEEMD-LSSVM预测模型 [J], 叶运广;宁静;种传杰;崔万里;陈春俊
2.西康高速公路K129滑坡失稳分析及治理工程动态设计与信息化施工 [J], 祝建;姜海波;蔡庆娥
3.基于事故树模型可能诱发凯余高速公路弃渣场失稳因素风险分析 [J], 邓淞尹
4.Z型Q345冷弯钢构件率相关本构模型下的动态冲击失稳研究 [J], 李佰树;李发超;吴梦景;朱珏
5.高速公路失稳高边坡动态设计 [J], 沈强;陈从新
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三体滑行艇阻力和稳定性研究的开题报告
一、选题背景
滑行艇是一种运动艇，在赛艇运动中被广泛应用。

在国际上，滑行艇运动已经发展成为一项成熟的体育运动，具有科技含量高、运动难度大等特点。

其中三体滑行艇作为最新研发出的一种团体滑行艇，其使用3人进行操控和比赛，其运动特点和运动难度高于普通滑行艇。

二、研究目的
针对三体滑行艇的特点，本研究旨在通过实验和理论分析，研究三体滑行艇在滑行过程中的阻力和稳定性，并探究其优化措施，以提高其性能表现。

三、研究方法
1.理论研究：通过文献调研和数值计算，探究三体滑行艇在滑行过程中所产生的各种阻力（水阻力、气阻力等）及对其稳定性影响的因素（倾角、侧风等）。

2.实验研究：采用模型试验、水池试验等方法，获取三体滑行艇在模拟实际比赛水域下的滑行性能数据，包括滑行速度、滑行阻力、滑行稳定性等。

3.优化设计：根据实验和理论结果，提出三体滑行艇的优化设计方案，包括船体形状优化、尾翼设计、材料选择等。

四、研究意义
本研究将为三体滑行艇运动员提供更科学、更有效的训练指导和比赛策略，同时也为滑行艇研究领域提供新的研究思路和技术手段，为提升中国滑行艇的竞技水平做出贡献。

五、预期成果
本研究预计通过实验和理论分析，探究三体滑行艇的阻力和稳定性，形成系统的理论分析和实验数据，并提出相应的优化设计方案，为三体
滑行艇的发展提供参考。

基于罚函数的滑行艇阻力性能优化方法研究许蕴蕾【摘要】滑行艇的阻力性能优化是设计滑行艇艇体的重要内容之一,如何减小艇体阻力是设计师优先考虑的目标.文章从传统的SIT阻力估算方法着手,分析滑行艇受到的力和力矩,并引入Savitsky对艇体阻力的修正,即考虑因喷溅而产生的摩擦阻力.由于滑行艇的重心纵向位置对阻力性能有很大影响,故通过构造罚函数法,把有约束问题化为无约束问题,利用MATLAB优化工具箱中的fmincon函数计算出最佳的重心纵向位置.最后,通过某滑行艇模型的水池拖曳试验验证了该优化方法的可行性,具有一定的工程参考价值.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2010(021)005【总页数】5页(P9-13)【关键词】滑行艇;阻力;罚函数;优化方法【作者】许蕴蕾【作者单位】海军驻上海地区舰艇设计研究军事代表室,上海,200011【正文语种】中文【中图分类】U661.33滑行艇水动力性能的研究历来是研究的难点,其中重要的一项内容是对阻力性能的研究。

阻力是船舶最重要的性能之一,如果能从理论上设计出最小阻力船型,这将为整个船舶设计周期节省大量的劳力,时间和费用。

随着“时间”价值的不断提高,人们对各种运输工具速度的要求也日益提高。

对民用船舶来说,航速的提高意味着货物周转周期的缩短以及经济效益的提高;对军用舰艇来说则意味着战斗力的增强[1]。

滑行艇阻力性能优化主要包括艇体型线优化、艇体参数优化和添加附体等。

艇体型线优化通常可以应用数学方法对型线进行光顺,但是必须以艇体的布置、水动力与结构性能的要求为目标函数。

在以艇体阻力性能为型线优化对象时,只能在某些约束条件下完成[2]。

海军工程大学船舶与海洋工程系与水动力学国家重点实验室,通过对三种艇型及不同喷气方式的模型试验,研究了断阶滑行艇模型气层减阻的实施途径及减阻效果,取得了总阻力减少25%以上的结果,提出了一种适合于采用气层减阻技术且阻力性能优良的艇型[3]。

高速水下无人航行器仿生外形设计与阻力数值预报研究
马镜;兰飞翔;游航
【期刊名称】《应用科技》
【年(卷),期】2024(51)1
【摘要】为了研究水下无人航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)的外形因素对阻力性能的影响,利用计算流体力学方法对不同航行器外形展开阻力预报及
分析。

对于水下高速UUV而言,优异的阻力性能对UUV的航速和续航能力的提升都是至关重要的。

针对某高速UUV的减阻需求,首先结合SUBOFF标准模型进行
了阻力特性数值预报,与试验数据对比验证了预报方法的适用性;在此基础上,模仿鲨鱼和海豚的外形特征设计了2种UUV水动力外形构型,针对2种外形构型分别预
报了带有不同附体构型的阻力特性,得到了一种相比SUBOFF艇形具有明显减阻效果的UUV水动力外形。

研究对低阻型高速UUV的外形设计具有一定的参考价值。

【总页数】8页(P158-165)
【作者】马镜;兰飞翔;游航
【作者单位】海装装备项目管理中心;哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室;
哈尔滨工程大学南海研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U661.1
【相关文献】
1.中高速船航行姿态及阻力数值预报方法研究
2.圆柱形水下航行器壳体外形多目标优化设计方法研究
3.四旋翼无人水下航行器外形减阻优化设计仿真
4.高速无人滑行艇静水阻力性能数值预报方法研究
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江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院船舶与海洋工程专业船舶与海洋工程学生姓名梁x x班级学号指导教师教授二零一零年六月江苏科技大学本科毕业论文高速无人艇设计与运动性能初步分析The design of high-speed unmanned craft and preliminary analysisof motion performance摘要高速无人滑行艇具有高速、隐身、智能等优点，因而能够用于灵活作战，目前，国外已有多种水面高速无人艇应用于军事领域，特别是以美国为代表的西方国家已将其列为重要的发展方向；国内在水面高速无人艇技术方面的研究还处在初级阶段，近年来研制出的无人驾驶船也只是应用于探测天气，为了更好低完善我国海军作战体系，带动相关军工业的发展。

本文进行的主要工作有：一、针对目前国内外的高速无人艇研究发展现状展开了调查研究，并对我国目前滑行艇阻力、稳性、耐波性和新艇型的开发进行简单的介绍。

二、从任务需求出发，结合现有条件，利用Maxsurf软件进行单体滑行艇模型的设计，并对模型进行了流体性能的初步计算分析。

三、进行了推进器的设计，并对喷水推进器的种种要素对各个性能的影响进行了分析。

四、以滑行艇前进、升沉及纵摇运动为目标开展滑行艇流体性能的初步分析。

五、建立了船前进、升沉、纵摇三自由度运动数学模型，开展了滑行艇三自由度运动预报，分析了高速滑行艇运动特点。

关键词：无人滑行艇性能分析三自由度运动数学模型运动预报AbstractUnmanned Surface Vehicle (USV) has some good properties such as high-speed, stealth, intelligence, etc, which can be used for flexible operations, currently, there are many foreign high-speed unmanned surface vessels in the military field, especially the United States as the representative of the Western countries have their as an important direction of development; domestic high-speed unmanned craft on the water technology research is still at the initial stage, developed in recent years of unmanned boat only apply detect the weather, in order to better improve our naval combat system of low, promote the development of military-industrial related.This major work carried out are:First，A view of the current domestic and foreign research and development of high-speed unmanned craft launched a survey on the current situation, and introduce resistance, stability, seakeeping, and the development of new hull of our country current planing boat.Second, from the mission requirements, combined with existing conditions, use of Maxsurf single planing hull model of software design, and model the performance of the preliminary calculation of fluid analysis.Third, for the propeller design, and all the elements of water jet propulsion of individual performance was analyzed.Fourth, in order to slide the boat forward, heave and pitch motion targeting of planing craft a preliminary analysis of fluid properties.Fifth, the establishment of the boat forward, heave, pitch three degrees of freedom mathematical model, carried out three-DOF motion planing prediction of high-speed planing craft motor.Keywords: unmanned planing crafts; Performance Analysis; numeral model of threedegrees of freedom movement; report Exercise of crafts.目录第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题背景 (2)1.2.1国外发展 (2)1.2.2国内发展 (4)1.2.3我国对于改善阻力性能的各种特殊措施方面的研究 (4)1.2.4我国对滑行艇关于耐波性的研究 (5)1.2.5我国对滑行艇关于稳性方面的研究 (5)1.2.6我国对滑行艇新艇型的开发与研究 (6)1.3论文研究的目的与意义 (6)1.4论文主要内容 (7)第2章高速滑行艇maxsurf建模 (8)2.1滑行艇的maxsurf建模 (8)2.1.1单体滑行艇的主尺度 (8)2.1.2单体滑行艇的maxsurf建模视图 (8)2.1.3利用muxsurf对艇静止在水面时基本计算 (10)2.1.4利用Hydromax对艇静止在水面时基本计算 (11)第3章推进器设计 (17)3.1喷水推进器的概要 (17)3.2喷水推进器较常规螺旋桨推进技术的优点 (17)3.3喷水推进器的工作机理 (18)3.4喷水推进器理论 (20)3.5影响喷水推进器性能的重要参数 (21)3.5.1建立喷水推进器计算模型 (21)3.5.2重要参数 (21)第4章滑行艇流体性能初步分析 (27)4.1引言 (27)4.2滑行艇水动力计算概述 (27)4.3滑行艇纵向受力分析 (28)4.4滑行平板的流体动力分析 (29)4.4.1姆雷（Murry）法估算滑行艇的阻力 (30)4.5模型阻力计算 (34)4.6滑行艇在静水中垂荡运动 (38)4.7滑行艇在静水中纵摇运动 (40)4.8滑行艇的纵向运动稳定条件 (41)第5章滑行艇三自由度运动预报 (42)5.1滑行艇纵向运动耦合方程的数学模型 (42)5.1.1坐标系的选取 (42)5.1.4 作用于滑行艇的非惯性类水动力（矩） (44)5.2滑行艇所受各非惯性力（矩）的具体计算 (44)5.3高速滑行艇运动特点 (48)结论 (49)致谢 (50)参考文献 (51)第1章绪论1.1引言在过去十几年中，微电子技术、光电技术、计算机、通信、信息处理、新材料等高技术的发展,为无人机及其机载设备等提供了良好的发展条件，无人驾驶运载工具开始真正呈现复兴的势头。

高速滑行艇阻力性能RANS计算中网格影响因素丁江明;江佳炳;秦江涛;翟志红【摘要】为了准确预报高速滑行艇的水动力与阻力特性,本文基于RANS方法和重叠网格技术针对某50 kn高速单体滑行艇的缩比船模阻力特性开展了数值计算研究.分析了网格类型、船体边界层网格分布、船体表面网格尺度、流场背景域网格加密等网格相关因素对艇底气水混合物分布、兴波形状、船体姿态以及船体阻力预报结果的影响,并与船模阻力试验结果进行了比较.通过研究认为:开展高速滑行艇的运动与阻力性能RANS预报时,网格因素对模拟高速滑行艇边界层流动、艇体周围湍流流动和兴波特性,以及预报艇底气水分布、艇体航行姿态与阻力性能具有显著影响.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2019(040)006【总页数】7页(P1065-1071)【关键词】高速滑行艇;水动力;阻力;计算流体力学;RANS方法;SSTk-ω;网格;压力分布【作者】丁江明;江佳炳;秦江涛;翟志红【作者单位】高性能舰船技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学交通学院,湖北武汉430063;高性能舰船技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学交通学院,湖北武汉430063;高性能舰船技术教育部重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学交通学院,湖北武汉430063;中国船舶及海洋工程设计研究院喷水推进技术重点实验室,上海200011【正文语种】中文【中图分类】U661.31滑行艇高速航行时主要依靠流体动升力抬升船体，艇体与水流之间相互作用较为剧烈，航行姿态变化大并伴有飞溅等现象。

采用数值计算来准确模拟艇体运动姿态与气水分布特性以及相应的阻力特性是高速滑行艇研制中的一项关键技术，也是难点所在。

滑行艇的阻力长期以来主要采用模型试验、经验公式和系列图谱来预报。

但模型试验成本高、周期长，经验公式和图谱预报存在适用范围窄等缺点。

随着船舶计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)技术的发展，基于数值计算预报滑行艇阻力的应用研究日益增多。

高速无人滑行艇的方案设计与耐波性分析摘要：滑行艇木板可用于巡逻艇，渔船，救护艇，游艇和运动艇。

高速滑行时其重量主要由水升压力载荷支撑，其流体动力特性与常规排水量船（艇）具有显著的差别。

高速滑行艇的阻力特性计算及耐波性分析，对于提高滑行艇动态稳定性具有十分重要的意义。

本文在研究分析高速滑行艇基本性能，解析各船型要素对高速滑行艇运动特点的影响。

利用Maxsurf软件对其在实际流体中的受力进行分析，从而得出比较合理的船型（滑行面形状）要素。

在模型建立的基础上研究其受波浪作用下的阻力特征，得出各项航海性能的特点。

由于高速艇的正常工作状态为高速行驶状态，本文重点研究其在高速航行时于复杂海况下的运动，借以分析船型要素对其耐波性的影响。

如在特定航速下，限定入波角，研究各波形、波速对船舶的影响等。

关键词：滑行艇，高速，maxsurf，耐波性Scheme design and seakeeping analysis of high-speedunmanned gliderAbstract:glider can be used for patrol boats, fishing boats, rescue boats, entertainment boats and sports boats. Hydrodynamic characteristics of hydroplaning craft are significantly different from those of conventional displacement boats (boats).The calculation of resistance characteristics and the analysis of seakeeping resistance of high-speed gliders are very important for improving the dynamic stability of gliders.In this paper, the basic performance of high-speed glider is studied and analyzed, and the influence of various ship types on the movement characteristics of high-speed glider is analyzed.Maxsurf. Software was used to analyze the forces in real fluids, so as to obtain a reasonable boat type (shape of glide surface). Based on the model, the characteristics of its resistance to waves are studied.Since the normal working state of high-speed craft is high-speed running, this paper focuses on the study of its motion under complex sea conditions when sailing at high speed, so as to analyze the influence of ship type factors on its seakeeping performance. For example, in the caseof a specific speed, the wave Angle is limited, and the influence of each waveform and skin speed on the ship is studied.Keywords: glider, high speed, maxsurf, seakeeping第一章滑行艇运动性能基本理论高速无人滑行艇是一种航速高、小排水量的船。

喷气方式对断阶滑行艇阻力的影响
董文才;郭日修;刘希武
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2000(041)002
【摘要】本文通过试验，研究了不同喷气方式对断阶滑行艇模型阻力的影响，取得了总阻力减少２５％的效果，并得出了以下结论：（１）孔喷的减阻效果明显优于缝喷；单侧喷气的减阻效果略差于双侧喷气。

（２）沿折角线垂向下弯式的防溅条的阻力性能优于沿折角线水平式的防溅条，前者的单位排水量阻力比后者的略小３％～４％。

【总页数】1页(P8)
【作者】董文才;郭日修;刘希武
【作者单位】海军工程大学;海军工程大学
【正文语种】中文
【中图分类】U661.31
【相关文献】
1.双断级滑行艇静水阻力性能影响因素 [J], 霍聪;杨俊;董文才
2.舷外挂机高速滑行艇艇底断阶对推进效率的影响 [J], 黄振纲
3.断阶滑行艇喷气减阻机理研究 [J], 董文才;郭日修;陈小玲;吕岩松
4.断级与无断级滑行艇阻力性能的数值预报 [J], 吴本坤;秦江涛;贺伟
5.变角度尾压浪板对断级滑行艇阻力性能的影响 [J], 蒋一;孙寒冰;邹劲;杨东梅;胡安康
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基于水动力分析的高速滑行艇阻力估算
许蕴蕾;由丹丹
【期刊名称】《船舶》
【年(卷),期】2009(020)004
【摘要】针对滑行艇高速航行的运动特性进行其动态阻力的估算研究.首先通过分析滑行艇在高速航行时艇体受到的各种水动力,建立其六自由度操纵性数学模型,并利用四阶龙格-库塔法解算滑行艇的运动姿态.然后计算滑行艇高速航行时的动态阻力,所得结果与船模试验数据吻合较好,并对各种滑行阶段的运动特性进行分析,结果表明基于水动力分析的阻力估算方法具有较强的工程实用性.
【总页数】4页(P4-7)
【作者】许蕴蕾;由丹丹
【作者单位】海军驻上海地区舰艇设计研究军事代表室,上海,200011;哈尔滨工程大学,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】U661.31+1
【相关文献】
1.滑行艇实用阻力估算方法 [J], 沈国良
2.滑行艇阻力初步估算方法的比较分析 [J], 吴攀;陈超核;郑晓
3.高速滑行艇气动阻力试验及数值研究 [J], 孙寒冰;马伟佳;郭志群;孙华伟;禤雄佐
4.高速滑行艇阻力性能RANS计算中网格影响因素 [J], 丁江明;江佳炳;秦江涛;翟志红
5.BP神经网络的改进及其在滑行艇阻力估算中的应用 [J], 曹为午;石仲堃;邱辽原;韩述春
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滑行艇喷溅区面积及驻点位置变化的模型试验研究王志东;凌杰;吴娜;凌宏杰;高雷【摘要】Taking the prismatic planning craft as the research object , we carried out the model test research on spray zone area and the stagnation point position variation characteristics of the planning craft at high speed .The trim angle of the model was chosen to be 1.5 °, 2.2 °, 3.0 °and 5.0 °, each corresponding to tail draft of two val-ues:37.3,27.3,58.0,38.0,58.0,48.0,73.0,73.0 mm, and the ship model was tested at a speed of 1~5 m/s. The change of flow field in spray zone was photographed with the high-speed camera , and the spray zone area and stagnation point position were determined .The results showed that the spray zone area closely relates to the trim angle , draft and speed .When the planning craft is at a high speed , the spray area increases with the speed and it accounts for 30%~45% of the sliding surface area; with the increase of velocity , the stagnation point position moves to the stern , and the percent of the shifting distance in the ship length is 7.14%~14.28%.%以棱柱型滑行艇为研究对象，开展了滑行艇在高速滑行状态下喷溅区面积及驻点位置变化特征的模型试验研究．模型纵倾角为1.5°，2.2°，3.0°，5.0°，每个纵倾角对应两种尾吃水，分别为37.3，27.3，58.0，38.0，58.0，48.0，73.0，53.0 mm，航速为1～5 m／s．艇体喷溅区的流场变化采用高速摄像机拍摄，确定了喷溅区面积和驻点位置的变化规律．结果表明：喷溅区面积与滑行艇纵倾角、吃水及航速密切相关，高速滑行状态下，喷溅区面积随航速的增加而增加，喷溅区面积占滑行面面积的比值为30％～45％；驻点位置随航速的增加向船尾移动，移动距离占船长之比为7.14％～14.28％．【期刊名称】《江苏科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P205-209)【关键词】滑行艇;喷溅区面积;驻点;模型试验【作者】王志东;凌杰;吴娜;凌宏杰;高雷【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003;中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082【正文语种】中文【中图分类】U661.73相对于常规排水型船舶，高速滑行艇的流体动力是一个具有强非线性特性的复杂问题，高速滑行艇航行过程中伴随出现的喷溅现象，其喷溅区几何特征的描述、流场特性与流态转变的分析方法、喷溅阻力的计算等进一步增加了滑行艇流体动力载荷计算及喷溅机理分析的复杂性［1－5］.文献［6］中探讨了高速滑行艇模型阻力试验及运动姿态测量的尺度效应，指出模型尺度对滑行艇须状喷溅的发生位置、尾封板的压阻力、湿表面积以及艇体底部的压力分布等均产生重要影响.文献［7］中提出了一种定量计算高速滑行艇须状喷溅阻力的方法，并将其描述为底部斜升角、纵倾角及航速的函数，预报结果表明:须状喷溅阻力约占总阻力的15%，与美国的戴维逊水池模型试验值相吻合.文献［8］中研究了槽道设计对滑行艇艇底压力和阻力的影响，通过Fluent模拟计算和试验论证，得出开槽有利于降低阻力;空间压力分布显示在喷溅驻线处出现压力峰值.文献［9］中通过Fluent软件对滑行艇自航模式下的喷溅特性进行数值预报，结果表明:当重心lg=35.1%L(船长)时，喷溅面积随着航速增大而增大;而当重心lg=38.1%L时，喷溅面积随着航速增加先增大后减小.文中以棱柱型滑行艇为研究对象，基于模型试验方法，对滑行艇高速滑行状态下喷溅区面积及驻点特征进行了研究，为后续喷溅阻力的模型试验分析及数值计算结果的验证提供依据.1 试验模型与方案1.1 试验模型美国戴维逊水池研究滑行艇喷溅阻力采用的是棱柱型模型［7］，由于该模型受到的水动力更容易分解为压力和摩擦力两部分，有利于求解喷溅阻力，因此文中试验模型设计为棱柱型，其中横向斜升角为20°.模型材料采用有机玻璃，透明的底部有利于高速照相机捕捉喷溅区.表1为模型主尺度，图1为滑行艇模型三视图及实体图.表1 模型主尺度Table 1 Main dimensions of planning craft长L/m宽B/m型深D/m横向斜升角β/(°)1.4 0.5 0.2 20图1 滑行艇模型Fig.1 Model of the planning craft1.2 试验设备及试验工况模型试验在中船重工集团第702研究所减压拖曳水池实验室进行，水池长150 m，宽7 m，水深4.5 m，拖车最大速度7 m/s.滑行艇受到的阻力、升力及力矩由三分力天平测量，利用单剑机构调整初始纵倾角，底部布置的压力传感器测量滑行状态下的底部压力，3台高速摄像机捕捉喷溅区形状及驻点位置，其中2台在船模上侧前后布置，另有1台布置在船中右侧，用于拍摄舷侧水流情况，如图2所示.图2 模型试验系统Fig.2 Model test system试验选取4组不同初始纵倾角τ=1.5°，2.2°，3.0°，5.0°，每个纵倾角取2 个尾吃水，分别为:τ=1.5°时尾吃水 d=37.3，27.3;τ=2.2°时 d=58.0，38.0mm;τ=3.0°时 d=58.0，48.0 mm;τ =5.0°时d=73.0，53.0mm，每个吃水下的试验速度分别为1，2，3，4，5m/s共计40种工况.试验工况如表2所示.表2 棱柱型滑行艇喷溅特性模型试验工况表Table 2 Test conditions of the prismatic planning model工况初始纵倾角τ/(°)尾部吃水/mm 首部吃水/mm排水体积/m3 A1 1.5 －37.3 0.0 1.77×10－3 A2 1.5 －27.3 10.0 6.87×10－4B1 2.2 －58.0 －4.3 4.66×10－3 B2 2.2 －38.0 15.7 1.31×10－3 C1 3.0 －58.0 15.4 3.41×10－3 C2 3.0 －48.0 25.3 9.60×10－4 D1 5.0 －73.0 50.0 4.01×10－3 D2 5.0 －53.0 70.0 1.51×10－32 试验结果分析2.1 滑行艇喷溅区形状和面积变化特征滑行艇在高速滑行状态下，在驻点线前存在向两舷外侧喷射的、由很小的水滴组成的水流束，称为须状喷溅，如图3所示.须状喷溅将增加艇底浸湿面积，从而对摩擦阻力产生影响.第18届国际船模试验水池会议(ITTC)中指出，滑行艇在滑行阶段的裸艇体总阻力Rth为:式中:Rspf为由须状喷溅面积所引起的摩擦阻力［10］;Rf为艇体滑行面引起的摩擦阻力.图3 滑行艇须状喷溅区域示意Fig.3 Whisker spray of planning craft图4为C1工况下航速为5 m/s(体积傅汝德数Fr2=4.12)时高速摄像机拍摄的照片，图中用圈标出的为喷溅区.从图中可以看出:水流沿驻点向上攀爬，并向舷侧方向喷射而出，形成须状喷溅区.图4 C1(τ=3.0°，dA=-58.0mm)时速度 V=5m/s的拍摄照片Fig.4 Photo of condition C1(τ=3.0°，dA=-58.0mm)at V=5m/s图5，6分别为C1和D1工况下滑行艇喷溅区域的形状，可以看出，纵倾角和航速对喷溅形状的影响非常显著，同一纵倾角下，随着航速的增大，喷溅区域范围增加.图5 C1(τ =3.0°，dA=-58.0mm)时喷溅区形状Fig.5 Shape of spray zone at condition C1(τ =3.0°，dA=-58.0mm)图6 D1(τ =5.0°，dA=-73.0mm)时喷溅区形状Fig.6 Shape of spray zone at condition D1(τ =5.0°，dA=-73.0mm)根据高速摄像机拍摄的照片，考虑对称性，滑行艇喷溅面积为:式中:s为滑行艇喷溅区的投影面面积;β为横向斜升角;τ为纵倾角.表3为所有工况的喷溅区面积的分析计算结果，在相同纵倾角和吃水下，喷溅面积随着航速的增加而增加;同一纵倾角相同速度下，喷溅面积随着吃水增加而增大;不同纵倾角和吃水下，喷溅面积也不相同.由此看出滑行艇喷溅面积是一个关于纵倾角、吃水及航速的函数.表3 滑行艇喷溅区面积Table 3 Spray area of planning craft工况V/m·s －1 2 3 4 5 0.0472 0.0582 0.0701 A2 0.0285 0.0345 0.0380 B1 0.0587 0.08130.0880 B2 0.0263 0.0394 0.0405 C1 0.0403 0.0660 0.0926 0.1000 C2 0.0540 0.0688 0.0604 D1 0.0619 0.0750 0.0804 0.0855 D2 A1 0.0602 0.0657 0.0691 图7，8为喷溅面积和喷溅面积与滑行面面积之比随Fr2变化曲线.可以看出，随着Fr2的增加，喷溅区面积Ss与滑行面面积Sh比值也随之增加;当Fr2＞4.0时，滑行艇处于高速滑行状态，喷溅面积占滑行面面积的比值为30% ～45%.表明航速增大，喷溅面积占整个滑行面面积的比值增加，增加了艇底浸湿面积，增大了摩擦阻力，从而对滑行艇的总阻力产生影响.因此，滑行艇喷溅区产生的浸湿面积在阻力计算中是必须考虑的.图8中B2工况的数值突增，是由于滑行艇滑行过程的强非线性特性造成的.图7 喷溅面积随Fr2变化曲线Fig.7 Curve of spray area vs Fr2图8 喷溅面积与滑行面面积之比随Fr2变化曲线Fig.8 Curve of the ratio of spray area and surfacearea vs Fr22.2 滑行艇驻点位置的变化特征滑行艇驻点沿龙骨线方向上的移动距离:式中:x为驻点投影下的横向坐标;x0为静止时龙骨线接触水面点投影下的横向坐标值;τ为纵倾角.则驻点移动距离Δx占船长L之比为:滑行艇驻点位置对喷溅区形状及面积产生重要的影响，从图5，6可以看出，随着航速的增加驻点位置明显向船尾移动.图9为驻点移动距离Δx占船长之比随Fr2变化曲线.当Fr2＜1.0时，此时滑行艇处于排水状态，喷溅现象不明显，所以驻点移动位置基本都小于0.05m，不足船长的3.57%;航速逐渐增加时，驻点位置向船尾移动显著，且移动距离增加，当Fr2＞4.0时，滑行艇处于高速滑行状态，驻点移动距离基本超过0.1m，部分工况甚至接近0.2m，占船长的7.14% ～14.28%.其中A1工况的数值突增，由于滑行艇的强非线性特性，在航行过程中产生流动分流对船的稳定性造成影响，尚需作进一步的分析研究.图9 驻点移动距离与船长之比随Fr2变化曲线Fig.9 Curve of the ratio ofstagnation point moving distance and the captain vs Fr23 结论高速滑行艇在航行过程中伴随出现强烈的喷溅现象，其喷溅区受航速、纵倾角、吃水和横向斜升角的影响，对喷溅阻力及总阻力产生重要影响.通过拖曳水池模型试验，对棱柱型滑行艇在高速滑行状态下喷溅面积及驻点位置变化特征进行了分析.结果表明:1)须状喷溅区的水流沿驻点向上攀爬，向舷侧方向喷射而出，形成了须状喷溅.2)当滑行艇的纵倾角和吃水相同时，喷溅面积随航速增加而增加;纵倾角和航速相同时，喷溅面积随吃水增加而增大;不同纵倾角和吃水，喷溅面积也不相同，表明滑行艇喷溅面积是一个关于纵倾角、吃水及航速的函数.当Fr2＞4.0时，喷溅面积占滑行面面积的比值为30%～45%.3)同一工况下，驻点位置随着航速的增加向船尾移动显著.当Fr2＞4.0时，驻点移动距离占船长之比为7.14%～14.28%.参考文献(Refenerces)［1］ Rosen A，Garme K.Model experiment addressing the impact pressure distribution on planing craft in waves［J］.Transactions of the Royal Institute of Naval Architects，2004，146(1):299 －308.［2］ Katayama T，Hinami T，Ikeda Y.Longitudinal motion of a superhigh-speed planning craft in regular head waves［C］∥Proc of the 4th Osaka Colloquium on Seakeeping Performance of Ships.Osaka Japan:［s.n.］2000:214 －220.［3］ Katayama T，Fujimoto M，Ikeda Y.A study on transverse stability loss of planing craft at super high forward speed［J］.International Shipbuilding Progress，2007(54):365－377.［4］王志东，凌宏杰.高速滑行艇升沉纵摇运动的实时数值预报方法研究［J］.江苏科技大学学报:自然科学版，2013，27(2):113－118.Wang Zhidong，Ling Hongjie.Research on numerical prediction of the heave and pitch motion of three dimension high-speed planning craft［J］.Journal of Jiangsu University of Science and Technology:Natural Science E-dition，2013，27(2):113 －118.(in Chinese)［5］姚铁，石岩峰，董文才，等.深V型滑行艇横向斜升角对阻力性能的影响［J］.船海工程，2011，40(1):29－34.Yao Tie，Shi Yanfeng，Dong Wencai，et al.Effects of dead rise on the resistance performance of deep-vee planning craft［J］.Ship ＆ Ocean Engineering，2011，40(1):29 －34.(in Chinese)［6］ Katayama T，Hayashita S，Suzuki K，et al.Development of resistance test for high-speed planing craft using very small model-scale effects on drag force［C］∥Proceedings of Asia Pacific Workshop on Hydrodynamics.［s.l.］:Asia Pacific Workshop，2002:7 －14.［7］ Savitsky D，DeLonme M F，Datla R.Inclusion of whisker spray drag in performance prediction method for highspeed planing hulls［J］.Marine Technology Society，2007，44(1):35 －56.［8］ Subramanian V A，Subramanyam P V V ，Ali N S.Pressure and drag influences due to tunnels in high-speed planning craft［J］.International Shipbuilding Progress，2007(54):25－44.［9］凌宏杰，王志东.高速滑行艇约束模式下的喷溅阻力特性研究［J］.哈尔滨工程大学学报，2013，34(1):15－20.Ling Hongjie，Wang Zhidong.Research on spray resistance characteristics a high-speed planning craft hydrostaticsailing［J］.Journal of Harbin Engineering University，2013，34(1):15 －20.(in Chinese)［10］盛振邦，刘应中.船舶原理［M］.上海:上海交通大学出版社，2009:317－325.。

滑行艇体的受力和强度(一)
朱珉虎
【期刊名称】《中外船舶科技》
【年(卷),期】2006(000)001
【摘要】1作用在艇体上的力小艇在水面上航行时艇体上所承受的力与普通排水型船一样。

由于重力和浮力在长度方向上分布的不均匀性。

艇体将受到总的纵向弯曲力的作用和局部弯曲力的作用。

显然，滑行艇体应当完全满足对排水型艇体强度的一般要求。

值得指出的是，对一艘小艇来说，当它在水面上高速滑行时，艇体上受到的力要比排水航行时大得多，因此按滑行艇体强度标准设计的小艇，满足排水航行时总纵强度的要求应当是不成问题的，至于局部强度的满足。

则由设计师根据载荷分布的特点加以酌情处理。

【总页数】6页(P35-40)
【作者】朱珉虎
【作者单位】江苏省船舶设计研究所,江苏,镇江,212003
【正文语种】中文
【中图分类】U66
【相关文献】
1.滑行艇艇体结构设计（二）
2.滑行艇体的受力和强度(二)
3.滑行艇体的受力和强度(三)
4.滑行艇艇体结构设计(一)
5.玻璃钢游艇艇体结构强度可靠度计算
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