气泡船大尺寸多凹槽稳定气穴形成理论研究

论文摘要

从18世纪就有研究者开始研究采用向船底通入气体来减少船舶在行驶中所受的阻力,到目前为止气穴气层减阻被研究者普遍认为是一种简便而有效的方法。气穴气层减阻的关键技术是船底气层的形成,只有设计合理的凹槽才能得到稳定的气层。本文在完善和改进单凹槽的气穴形成理论预报方法的基础上进一步研究了大尺寸凹槽内部结构的设计。首先,本文利用单凹槽稳定气穴形成理论探讨了影响气穴稳定形成的关键参数—闭合角对气穴形状的影响,为进一步研究大尺寸多凹槽内连续气穴闭合情况打下基础。其次,给出了大尺寸凹槽内连续气穴形成的理论方法和数值离散方法。最后,探讨了大尺寸凹槽内连续气穴的形成过程;并探讨了大凹槽内加入挡板后,每段凹槽内气穴闭合长度与空泡数之间的关系及所加入的挡板对大尺寸凹槽内连续气穴形成的影响(包括挡板几何形状、挡板位置、挡板个数等)。通过本文研究证实闭合角随气穴闭合长度的增大而减小,在大凹槽内部适当的布置挡板有利于连续气穴的形成.通过分析挡板对气穴气层形成的影响,给出了其位置、形状、个数的选取依据,以及每段气穴的闭合长度对整个凹槽内连续气穴气层形成的影响。为进一步研究气穴减阻机理奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 气层减阻研究综述
• 1.2.1 气层减阻试验研究概述
• 1.2.2 气层减阻理论研究概述
• 1.3 本文工作的主要内容
• 第2章 单凹槽稳定气穴形成理论预报方法的改进和影响气穴形成的重要因素探讨
• l_k的关系'>2.1 闭合角（β|～）与f_lk的关系
• 2.2 相对闭合角（β|～）与相对空泡数（σ|～）之间的关系
• 2.3 本章小结
• 第3章 大尺寸凹槽内连续气穴形成的理论基础
• 3.1 流动模型
• 3.1.1 基本假设
• 3.1.2 建立坐标系
• 3.2 数学模型
• 3.2.1 势流理论概述
• 3.2.2 基本方程
• 3.2.3 边界条件
• 3.2.4 气穴气液边界面满足的连续、闭合条件
• 3.3 速度势及气液边界面形状积分方程
• 3.3.1 速度势的确定
• 3.3.2 气穴气液边界面形状积分方程
• 3.4 本章小结
• 第4章 数值离散
• 4.1 边界元法
• 4.2 气穴气液边界面积分方程的数值离散
• 4.2.1 源汇点离散
• 4.2.2 离散方程
• 4.2.3 线性方程组求解
• 4.3 离散方程的数值求解
• 4.4 本章小结
• 第5章 气穴发展及连续气穴形成研究
• 5.1 连续气穴的形成过程
• 5.2 每段气穴的闭合长度与空泡数的关系
• 5.3 挡板对气穴边界形状的影响
• 5.3.1 连续气穴初始形状的选取
• 5.3.2 挡板倾角的选取
• 5.3.3 挡板位置选取的所满足的条件
• 5.3.4 挡板个数的选取
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢