重心布置及漂角对空投气垫艇纵稳性影响分析

为了分析空投气垫艇在不同重心位置和漂角下的纵摇运动响应,利用STAR-CCM+平台的重叠网格技术对气垫艇在规则波中的水动力性能进行数值模拟。研究表明,重心和漂角的变化对空投气垫艇阻力性能和航行稳定性的影响十分敏感,试验中通过改变压块来调整气垫艇重心位置,在低速段即0.4r<0.8时,重心纵向位置前移与垂向位置上移将会导致阻力增加,而当其在高速段即F_r>0.8时,重心纵向位置前移和垂向位置下移将导致阻力减少,为了满足高速船舶性能,因此重心位置布置时宜适当前移。在0°<β<30°范围内,漂角越小,气垫艇受到波浪的激励作用愈加明显,纵摇运动响应幅值越大。优化重心布置方案、漂角等组合形式能够有效提升气垫艇的航行稳定性,综合分析可知该型气垫艇在重心位置靠近艏部且以一定小角度漂角高速航行时,纵向稳定性越高且兴波阻力性能最佳。     

空投气垫船航行阻力和螺旋桨动力的数值模拟及匹配研究

全垫升气垫船动力和阻力的计算和匹配问题的研究是其设计前期阶段的关键。基于STAR-CCM+流体计算平台和滑移网格模型分别对空投气垫船水面航行过程和螺旋桨气动特性进行了数值模拟,得到不同航速下的航行阻力和螺旋桨推力数据,综合分析研究了两者的匹配性问题。研究结果表明：兴波阻力随航速变化趋势和阻力峰出现位置均与相关文献和试验数据吻合,验证螺旋桨的推力计算结果与试验误差在6%以内,验证了CFD方法对气垫船航行阻力及螺旋桨动力模拟计算的可行性与有效性;将2款待选用的四叶和三叶螺旋桨气动性能与航行阻力匹配分析后,在发动机极限性能转速下,三叶螺旋桨能达到更高的最大航速,以20节速率巡航时,三叶效率更高,同时质量轻15%,综合说明三叶螺旋桨性能更佳。研究结果为该型气垫船的设计和选型提供重要的理论依据与数据支撑。