尾翼板对轮式两栖车辆航行阻力特性影响的研究

针对某轮式两栖车辆,采用k-ω湍流模型和Level Set多相流处理方法对两栖车体绕流场进行数值模拟.通过与试验结果的对比,验证了数值方法的可行性,并对比了基础车型与加装尾翼板和防浪板的车型在不同工况下的航行阻力特性.研究结果表明：对于轮式两栖车辆,尾翼板减阻与Fr密切相关.当Fr＜2.087时,加装尾翼板能够起到较好的减阻效果;当Fr＞2.087时,加装尾翼板反而起到增阻作用,此时需收起尾翼板.     

两栖车辆航行粘性阻力数值分析

采用数值模拟方法,针对某两栖车辆不加防浪板和加装3种不同防浪板4种情形,就车体粘性阻力问题进行了分析.模拟计算所得结论与实验结果吻合较好,证明所进行的模拟计算方法是基本正确的,从而为新型两栖车辆的车体设计提供了新的手段,对两栖车辆加装前防浪板提出了优化设计方案.     

防浪板对排水型两栖车辆水动力学的影响研究

防浪板是影响两栖车辆整车水上性能重要部件之一,为了研究防浪板对排水型两栖车辆水动力学的影响,建立了排水型两栖车辆流体力学计算模型。针对防浪板的形状、大小以及与车体的相对位置变化进行整车航行动力学仿真,综合分析了防浪板对整车航行阻力、升力以及纵向俯仰力矩的影响,并与试验数据进行了对比。研究结果表明：在形状方面,分段平板式防浪板具有弧形与平板式各自优点,是较佳的工程结构;在宽度上,随着宽度增加,阻力和升力变化不大,纵向恢复力矩增加较多,超过一定宽度后阻力急剧增加;在与车体相对距离方面,随着距离的增加,航行阻力增加,升力下降,纵向恢复力矩增幅较大;在防浪板与车体底平面夹角上,随着角度的增加,整车阻力和升力变化不大,但纵向恢复力矩增加显著。     

基于CFD的两栖车辆阻力计算与预报研究

为了评价两栖车辆的水上性能,基于流体力学及船舶力学的相关知识,采用求解Navier-Stokes方程的数值计算方法,结合k-ε模型,对某两栖车辆在不同航行速度条件下进行了黏性流场数值模拟,获得了摩擦阻力、剩余阻力和实车阻力系数,从而算出其总阻力,并将计算结果同试验结果进行比较,验证了计算方法的可靠性。     

矢量喷水推进两栖车航行姿态的数值及试验分析

为提高高速水陆两栖车的航行稳定性,降低两栖车遭遇波浪时的纵倾幅度,区别于多推进器构型策略,设计具备航向保持和姿态调整功能的单矢量喷水推进器系统应用于模型两栖车。基于多参考系的动参考系方法处理旋转流域,采用SST k-ω模型计算矢量喷水推进器的输出推力。结合CFD计算的推力结果,联合Vortex仿真计算装配有矢量喷水推进器的两栖车的航行特性。通过开展拖拽水池两栖车强制自航减摇试验和自由自航航向保持试验,验证矢量喷水推进器的功能。仿真和试验结果表明：矢量喷水推进器在一定程度上抑制两栖车在航行时遭遇纵波时的纵摇幅度,两次减摇试验车体纵倾角标准差分别降低38%、23%;同时矢量喷水推进器可使两栖车在水上航行时保持航向稳定,航向保持试验中车体横向位移小于0.6 m。     

双车厢两栖车静水直航下的水动力性能研究

近年来开发了双车厢的水陆两栖车以提高其运载能力。研究基于某型号双车厢水陆两栖车的实尺度模型,采用计算流体力学方法和重叠网格技术建立多体运动的数值仿真模型,双车厢之间采用具有3自由度的球形铰接点进行连接。计算双车厢两栖车在静水中运动的水动力性能,分析前后车体的阻力、纵摇、垂荡运动性能以及球铰连接对车体的影响。研究结果表明：数值计算与拖曳水池试验的总阻力结果基本一致;基于可实现的k-ε湍流模型和多体重叠网格技术,可以很好地实现对双车厢两栖车水动力性能的数值预报;静水直航工况下两栖车的纵倾角度保持在1°以内,纵摇性能优良。     

超声速流中湍流模型性能的数值研究

针对三种二维后向台阶构型,对工程上常用的湍流模型在超声速流中对台阶后回流区分布、温度、速度、压力分布及重附距离的影响进行了研究。研究表明:对于捕获台阶后次级回流区,k-ωStandard、k-ωSST、RSM和SA四种湍流模型的性能较好。使用k-kl-ω湍流模型有利于较准确的模拟温度分布。使用RSM模型有利于较准确的模拟速度分布。k-ωStandard、k-ωSST对唇口激波的捕获能力较强。对于压力分布的模拟,k-ωStandard,k-ωSST,SST-4eqn和RSM性能较好,k-ω家族性能较差。k-ωSST和k-ωRNG对重附点的捕获能力较强。k-ωSST在回流区分布、温度分布、速度分布、壁面压力、重附点捕获方面均表现了良好的性能。     

基于改进叠模方法的两栖车航行阻力成分研究

基于两栖车阻力产生的机理,提出了一种"改进叠模"航行阻力计算方法.以某履带两栖车为例,分析了其航行阻力的特性、尾部顺流段对航行阻力计算中流场的影响、车体表面动压力变化,获得了两栖车航行阻力成分构成,计算结果与拖曳模型试验数据基本吻合,表明用该方法可以有效分析两栖车的航行阻力.     

旋成体高速入水可压缩性影响研究

针对目前高速（≥100 m/s）跨水-气体界面多相流数值模拟中空化效应和水介质可压缩性影响等问题,建立一套高速入水数值模拟方法。以旋成体为计算模型,采用剪应力传递(SST) k-ω、 标准(Standard)k-ε、重整化群(RNG)k-ε及可实现(Realizable) k-ε 4种湍流模型进行数值模拟,得到速度衰减与入水深度随时间变化的结果及入水1 ms时的空泡形态,并与理论解比较。基于SST k-ω湍流模型与文献［15,17］实验开展对比研究,选取入水速度50 m/s、100 m/s、200 m/s、400 m/s、800 m/s进行计算。研究结果表明：采用SST k-ω湍流模型的数值模拟结果与理论解一致性最好,入水速度衰减、空泡发展与实验结果基本一致,证明该方法的有效性;在入水速度≤100 m/s时, 液体可压缩性对入水冲击载荷基本没有影响;在入水速度≥200 m/s时,随着入水速度增加,液体可压缩性对入水冲击载荷影响越大,会弱化入水冲击载荷及延缓最大载荷出现的时间;在考虑液体可压缩性时,空泡形态有收缩现象;入水速度越大,入水过程速度衰减越快,加速度值在入水初期较大;在计算模型周围被超空泡包裹的航行阶段,随着入水深度增加,加速度逐渐减小,加速度的变化逐渐平缓。     

防浪板对两栖车辆航行姿态影响的数值模拟

利用Solidworks软件对两栖车辆进行三维建模,并进行了简化处理。对绕流场进行了划分,通过调整三个区域的相互位置,采用滑移网格方法实现了车体航行姿态的变化。在Fluent软件平台下,通过UDF程序监测浮力和重力、绕重心转矩为零的平衡关系,模拟出了在有无防浪板的情况下,总阻力、吃水深和纵倾角随速度的变化规律。从模拟结果看,速度较高时,间歇式防浪板有效的减少了总阻力、吃水深和纵倾角,提高了两栖车辆水上行驶的稳定性。     

纵倾角对轻型轮式两栖车辆的阻力特性影响研究

提高两栖车辆航速的有效途径之一是减小整车阻力,为了研究纵倾角对阻力特性的影响,采用数值计算的方法研究了轻型轮式高速两栖车辆水上航行的阻力特性,数值计算结果和试验取得了较好的一致。研究结果表明：当车体纵倾角较小时,随着航速的增加,阻力逐渐增大;当车体纵倾角较大时,随着航速的增加,阻力先增大后趋于稳定;当航速较小时,纵倾角对阻力影响较小;当航速较大时,随着纵倾角的增大,阻力先减小后增大;随着航速的增加,车体纵倾角的适航范围变小,但对阻力的影响幅度变大。     

提高两栖战斗车辆水上航速的研究

通过分析航态对阻力特性的影响可知，要提高两栖战斗车辆水上航速，必须使两栖车辆进入到滑行状态。根据对美国研制的先进两栖突击车（AAAV）的研究，提出了提高两栖战斗车辆水上航速的基本思路和方法。     

水陆两栖车矢量喷口装置设计与仿真

为提高水陆两栖车水上航行时的操纵性与稳定性,提出一种新型矢量喷口装置.喷口装置有俯仰与旋转两个运动自由度,可以控制喷水推进器喷射水流的方向,生成方向可控的三维矢量推力.根据水陆两栖车喷水推进理论,完成满足某型轮式两栖车航行动力需求与平台约束的喷水泵基本参数设计.依据计算的水泵出口直径完成与喷水泵一体化的矢量喷口结构与控...     

Hydrodynamics Research on Amphibious Vehicle Systems： Engineering Application

Based on the modeling theoretical research of the amphibious vehicle systems, a simulation computed architecture on the state space expressions of hydrodynamics for amphibious vehicle systems are educed, and simulation computed results of navigation characteristics, vibration-impact characteristics, firing-hitting characteristics for amphibious vehicle on water are given. It is shown that the hydrodynamic research on amphibious vehicle systems is necessary and feasible.     

新型反舰两栖装甲车辆作战需求分析

结合南海海域的态势,针对岛屿及礁盘的防守,提出了采用新型反舰两柄装甲车辆作为岛礁防御武器装备来进行两栖反舰反登陆作战,对新型反舰两栖装甲车辆的作战需求做了初步分析,并根据攻防双方的武器装备性能,对新型反舰两柄装甲车辆的反舰作战能力进行了简要分析。     

高速两栖车辆水上航行阻力特性数值分析

采用数值计算方法研究了高速两栖车辆水上航行的阻力特性,得到了其粘性绕流场分布.数值计算结果和实验取得了较好的一致.结果表明,所采用车型适用于高航速状态,随着Fr数的增加,车体从排水型逐渐过渡到滑水型,阻力呈现先增大后减小的趋势.在Fr=1.65时,出现阻力峰值.在高速段,随着航行速度的增加,车体阻力降低,速度逐渐减小.