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基于CFD的全通式甲板舰船气流场质量评估研究

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现代舰船事业的大力发展,使得舰船航行的安全问题成为了专家学者们研究的重点。当舰船在海洋中航行时,纷繁多变的海洋环境、舰船自身结构以及舰载机的起降均会导致舰面流场环境变得混乱。对于现有的舰船甲板流场环境和舰载机起降的安全问题,单纯的数值模拟方法无法对不同工况下的舰船流场环境做出具体的评估,所以需要从定性和定量两个方面出发,运用适当的排序方法对舰船甲板流场以及舰载机停机坪流场质量做出相应评估。 本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,以“黄蜂级”两栖登陆舰为研究对象。首先对有旋翼舰船和无旋翼舰船甲板流场进行数值计算,得到不同风速和风向条件下两栖登陆舰的流场参数,然后通过建立舰船甲板流场评估体系选定评估流场的九个定性和定量指标,运用层次分析法(AHP)计算出各个评估指标所需权重值,进而运用TOPSIS法、基于相对熵决策法和多属性效用理论(MAUT)三种排序方法对无旋翼舰船甲板流场质量进行排序,并与数值仿真结果进行对比,确定相对最优的排序方法,对无旋翼舰船甲板表面六个停机坪流场质量进行评估排序。运用相对最优的排序方法对4号停机坪增加旋翼后舰船甲板各区域进行评估,同时将结果与无旋翼舰船的排序结果进行对比,并给出相应数值云图对评估结果中的极值点进行分析说明。最后为了研究4号停机坪增加旋翼之后的停机坪内部流场质量分布情况,改变3号、4号和5号停机坪内的关键点选取规律以及各个指标的权重值分布,对比改变关键点位置和指标权重值之后的三个停机坪质量分布规律变化情况。研究结果表明:三种方法对舰船甲板整体流场质量的排序结果均是相对风速5m/s>相对风速15m/s>相对风速23m/s,但TOPSIS法的评估结果更加完善;关注舰船甲板整体流场,TOPSIS法的评估结果和关键点位置的选取有关,把关键点选取在研究侧重点所在区域,评估结果会更加准确;不同工况下的风对无旋翼舰船和有旋翼舰船甲板上同一区域的流场质量影响情况相同;不论有无旋翼存在,舰船甲板停机坪内流场有着固定的整体规律,改变其中关键点的位置或者指标权重值,不会对停机坪内流场质量产生较大影响。

李想

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舰船甲板 舰载停机坪 气流场 质量评估

硕士

动力工程

孙鹏;张宏涛

2019

大连海事大学

中文

U6