两栖车辆水上动态性能数值模拟方法及其应用PDF电子书下载

第一章 两栖车辆水上性能概述 1

1.1水上静态性能 1

1.1.1浮性 1

1.1.2稳性 2

1.1.3抗沉性 2

1.2水上动态性能 4

1.2.1快速性 4

1.2.2耐波性 6

1.2.3操纵性 8

1.3两栖车辆的通过性 8

1.4水上动态性能数值模拟方法概述 9

第二章 两栖车辆水上运动数学模型 13

2.1两栖车辆水上运动分析 13

2.2基于纳维-斯托克斯方程的水上运动数学模型 16

2.2.1两栖车辆水上运动方程 16

2.2.2外流场的基本方程 18

2.2.3定解条件 21

2.2.4两相流的数学模型 23

2.3基于水动力方程的水上运动数学模型 24

2.3.1两栖车辆水上运动方程 24

2.3.2外力项 24

第三章 基于纳维-斯托克斯方程的两栖车辆水上运动数值模拟 33

3.1基于N-S方程的数值模拟 33

3.1.1湍流模型 33

3.1.2方程的数值解法 37

3.1.3网格划分 42

3.1.4边界层的处理 46

3.1.5自由面模拟 51

3.2流场与车体的动力耦合 55

3.2.1基于动网格的流固动力耦合 55

3.2.2动力耦合修正算法 61

3.3基于N-S方程与造波机理论的规则波模拟 66

3.3.1数值波浪水池 66

3.3.2数值造波 68

3.3.3数值消波 69

3.3.4波形验证 71

3.4典型运动的处理 73

3.4.1静水直航 73

3.4.2自由衰减 78

3.4.3强迫运动 79

3.4.4迎浪直航 79

3.5并行运算 81

3.5.1并行计算平台的分类 82

3.5.2并行计算的两种模型 84

3.5.3开发工具 87

3.5.4并行性能分析指标 88

3.5.5并行计算中的网格划分 90

3.5.6计算实例分析 95

3.6算例 97

第四章 基于水动力方程的两栖车辆水上运动数值模拟 102

4.1龙格-库塔法的基本原理 104

4.2水动力学系数的计算 109

4.2.1船舶领域确定水动力系数的常用方法 109

4.2.2加速度系数估算方法 111

4.2.3基于有限体积法的强迫运动数值模拟 118

4.2.4加速度与速度一阶项系数的计算 122

4.2.5速度二阶项的计算 124

4.3水静力的计算 124

4.3.1方式一——符拉索夫（Flasov）曲线法 124

4.3.2方式二——几何解析法 124

4.3.3方式三——空间离散法 129

4.3.4方式四——基于体积分数的方法 134

4.3.5四种方式的对比 135

4.4推进器与转向机构的系数计算 136

4.4.1推进器的系数 136

4.4.2转向机构的系数 136

4.5基于波面方程的波浪力系数计算 138

4.5.1平面行进波 138

4.5.2随机海浪长峰波 138

4.5.3随机海浪短峰波 140

4.6算例 142

第五章 两栖车辆水上动态性能数值模拟的可信度分析 144

5.1模型与实车试验 144

5.1.1模型试验 144

5.1.2实车试验 152

5.2数值模拟可信度验证 157

5.2.1基于相似度的可信度验证 157

5.2.2宏观量对比 159

5.2.3微观量对比 162

5.3误差源分析 162

5.4数值模拟可信度改进 163

5.4.1湍流模型对比 163

5.4.2湍流模型参数辨识 169

5.4.3网格无关性分析 172

第六章 两栖车辆水上动态性能的数值模拟分析 180

6.1两栖车辆快速性及影响因素分析 180

6.1.1快速性分析 180

6.1.2航态对快速性的影响 181

6.1.3车首形状对快速性的影响 183

6.1.4车尾形状对快速性的影响 186

6.1.5履带的影响 190

6.1.6裙板的影响 194

6.1.7来流湍流度的影响 198

6.1.8首尾倾角对快速性的影响 199

6.1.9水翼对快速性的影响 202

6.1.10车体尾部形状对推力的影响 206

6.2两栖车辆耐波性及影响因素分析 212

6.2.1耐波性分析 212

6.2.2航速、航向对耐波性的影响 216

6.2.3波长对耐波性的影响 222

6.3两栖车辆操纵性及影响因素分析 223

6.3.1操纵性分析 223

6.3.2水流对操纵性的影响 225

6.3.3航速对操纵性的影响 225

6.3.4侧边舵位置对操纵性的影响 227

第七章 两栖车辆水上性能分析软件的开发 229

7.1系统功能 229

7.2系统框架 230

7.3程序开发 231

参考文献 235