Y550型游艇结构及动力优化

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游艇作为一种高级水上娱乐用消费品,近几年来越来越受到人们的重视。中国的游艇产业尚处在起步阶段,缺乏完备的设计理论,因此对游艇设计理论进行研究具有重要的学术意义和实际应用价值,对我国游艇产业的发展具有积极的推动作用。  本文系统的归纳了游艇设计的基本流程,详细阐述了游艇设计中各个基本环节的主要内容;针对我国游艇设计的薄弱环节,提出了一种游艇动力试验用微型循环水池,并就该水池的工作段、收缩段、动力系统和数据测量系统等主要组成部分进行了设计和计算,为获得较为理想的工作流场,利用计算流体力学软件FLUENT对设计水池的流场进行了数值模拟,得出流场分布的各个物理量;在模拟结果满足试验条件的情况下,根据设计图纸,完成循环水池的设计制造。  本文设计的微型循环水池保留了传统循环水池的主体部分,创新性的对各个部分进行了简化和修改,由于该微型循环水池尺度较小,实验中必然存在边界效应,实验流场不能与实际流场完全相似,测得的实验数据存在一定误差,不能直接用于对实船阻力的预报。因此,该循环水池设计的目的在于采集船模试验的基本数据,通过对数值模型的修正,来预报实船的阻力数据,即本文提出的“虚拟水池”的设计概念;针对我校自行设计研发的Y550型休闲娱乐游艇,对船模进行了阻力试验,利用二因次换算法将试验数据转换为实船的阻力数据:基于连续性方程、动量方程、湍流模型以及多相流模型等流体力学理论,对Y550游艇进行了CFD模拟;将试验结果和模拟结果进行对比,利用回归分析对试验数据进行了修正,用来预报实船阻力。最后,根据以上的分析计算,对Y550型游艇的结构和动力提出了优化方案,在满足强度的前提下,尽可能的减轻船体重量,不仅能提高游艇的快速性、降低行驶阻力,而且能够节约能源,打造绿色环保的游艇设计理念。  研究表明,通过“虚拟水池”这一概念,充分发挥了CFD计算的优点,可以根据实验数据进行大量重复计算,节省实验过程中的人力和物力;此外,微型的循环水池也大大减小了占地面积,降低了研究成本,使得游艇的船模试验不再局限于专门的单位和机构,能够增强我国游艇自主品牌的开发能力。计算结果表明,利用修正后的模型,船模试验数据和模拟数据吻合程度较高,可以为预报实船阻力性能提供依据,也为其它船模试验数据的修正提供了理论方法。
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