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题名水上飞机不同滑行速度下的动态响应特性研究
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作者
王心怡
陈吉昌
付晓琴
童明波
朱强
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机构
南京航空航天大学
中国特种飞行器研究所
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出处
《航空计算技术》
2024年第2期20-25,共6页
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基金
航空科学基金项目资助(20220023052001)。
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文摘
复杂的海况对水上飞机的适航性和安全性提出了更高的要求。为了更好地分析水上飞机滑水运动中的规律,采用速度入口造波方法构建数值水池,运用有限体积法,结合整体动网格方法实现飞机的精确运动,对水上飞机在波浪水面滑行过程中的数值仿真技术和典型力学特性进行研究,分析在波长120 m,波高2 m的五阶非线性波条件下,飞机以不同速度滑行时的水阻力、运动响应、底部载荷响应和过载响应规律。研究发现:水上飞机在波浪水面低速滑行时,其运动过程具有良好的周期性,当滑行速度较大时,出现了飞机的离水运动,飞机姿态变化更加剧烈,垂向过载、水阻力出现尖端峰值,其数值也随速度增大而增大。
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关键词
水上飞机
数值水池
有限体积法
整体动网格
滑水运动
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Keywords
seaplane
numerical water pool
finite volume method
water gliding
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分类号
V271.5
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
V214
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名二维平板水漂运动数值模拟
被引量：4
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作者
付晓琴
李阳辉
卢昱锦
肖天航
童明波
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机构
南京航空航天大学航空宇航学院
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期269-286,共18页
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基金
国家自然科学基金(11672133)
江苏高校优势学科建设工程资助项目。
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文摘
探索平板水漂运动的流体力学现象机理对飞行器着水问题的研究有重要的参考价值。基于有限体积法和k-εRNG湍流模型求解非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方程,采用流体体积分数(VOF)模型与速度入口造波法构造数值波浪水池,并结合整体动网格方法,完成二维平板在静水面与波浪水面的水漂运动数值模拟。在与试验值和理论值对比的基础上,讨论初始姿态角、投掷角度与投掷速度对水漂运动的影响。进一步研究不同波浪参数和波浪位置对平板水漂的影响,并从能量角度展开分析。结果表明:20°姿态角平板能以最小的投掷速度实现水漂运动;运动中平板能量的相对损失率受初始投掷速度的影响较小,主要受投掷角和姿态角作用,随投掷角或姿态角的增加而增大。波浪情况下,在上行波位置触水的平板能够获得更大的接触面积,而更长的触水时间发生在波谷处;因此,这两个位置触水的平板在水漂运动过程中的相对能量损失大,其数值变化比波峰位置大5%左右;在上行波位置触水时,平板的速度衰减与相对能量损失随着波高的增加而增大,而波峰位置则有相反的变化趋势。
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关键词
水漂运动
体积分数(VOF)模型
整体动网格
速度入口造波法
能量损失
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Keywords
stone skipping
Volume of Fluid(VOF)model
global dynamic mesh
velocity-inlet boundary wave maker
energy loss
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分类号
V211.3
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名楔形体入波浪水面数值模拟
被引量：5
- 3
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作者
金禹彤
陈吉昌
卢昱锦
肖天航
童明波
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机构
南京航空航天大学航空学院飞行器先进设计技术国防重点学科实验室
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第10期41-54,共14页
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基金
南京航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金(kfjj20180104)
国防预研项目
江苏高校优势学科建设工程资助项目~~
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文摘
数值模拟分析楔形体入波浪水面流体力学现象和运动姿态变化历程,为水上飞机在波浪水面起降提供技术和理论支持。基于有限体积法求解非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方程和SSTk-ω湍流模型,结合整体动网格法的速度入口造波方法、阻尼消波法和流体体积(VOF)液面捕捉技术构造数值波浪水池,耦合三/六自由度模型,实现楔形体入线性规则波和不规则波的数值模拟。在楔形体入静水面算例验证的基础上,详细研究二维楔形体在线性规则波波峰、波谷、平衡位置-上行速度和下行速度处入水过程的受力特性和运动姿态变化。结果表明:速度入口造波方法的波浪数值解与理论解析解较吻合,偏差为1%;在二维楔形体入规则波过程中,楔形体所受垂向力和垂向速度变化趋势相同,对横向位移影响较小,其数值变化少于0.01;在平衡位置入水过程中,模型的滚转角和横向速度变化明显,其数值变化约为波峰、波谷位置处的8倍和10倍。分析原因:平衡位置处波浪内流速度变化较快,模型所受波浪力冲量较大,且楔形体两侧斜边与波浪的相互作用力也参与到模型的运动中。数值模拟二维楔形体在线性不规则波5个随机时间点入水及三维楔形体在波峰、平衡位置-上行速度处入水过程,其变化规律及形成原因与入规则波相似。
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关键词
楔形体
有限体积法
整体动网格法
速度入口造波法
波浪水面
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Keywords
wedge
finite volume method
global dynamic mesh
velocity-inlet boundary wave maker
wavy water
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分类号
V211.3
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名高速平板着水数值模拟
被引量：10
- 4
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作者
卢昱锦
肖天航
李正洲
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第S1期5-13,共9页
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基金
国防预研项目
江苏省普通高校研究生科研创新计划(KYLX16_0392)
江苏高校优势学科建设工程资助项目
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文摘
探索和揭示物体入水冲击的流体力学现象与机理对飞行器水上迫降问题的研究有重要的参考价值。对高速平板着水涉及到的复杂物理问题展开数值模拟,采用有限体积法求解非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方程和标准k-ε湍流模型,流体体积(VOF)模型捕捉水气交界面,整体动网格技术处理平板与水面的相对运动。在二维楔形体入水冲击的算例验证基础上,详细研究平板高速着水引起流体喷溅、射流、空气垫等现象和平板底面压力变化历程,结果表明:空气垫现象明显,俯仰角4°平板下表面出现规律的空气泡,10°时则不存在;平板下表面的水体沿壁面运动,当俯仰角为10°时,壁面水体的运动速度显著增加;在大俯仰角的情况下明显出现负压区。
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关键词
高速平板
有限体积法
流体体积(VOF)模型
整体动网格
入水冲击
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分类号
V21
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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