馬勇　鄭偉濤

摘要:利用數(shù)值模擬方法對(duì)不同扣角和傾角下的升力系數(shù)、阻力系數(shù)、力矩系數(shù)以及帆翼底部流場進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)帆翼扣角以后帆翼升力系數(shù)、阻力系數(shù)都變小,垂直水平面上力系數(shù)增加很多,這個(gè)力增加可以減小船體阻力、有利于帆船行駛。另外,帆翼扣角以后帆翼力矩有不同程度的減小,這對(duì)于帆船行駛來說是有利的,可以減小帆船傾斜。單獨(dú)從升力來看傾角為-10°是有利的。

關(guān)鍵詞:帆船;帆翼;扣角;傾角;升力;阻力

中圖分類號(hào):G861.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-2076(2012)05-0052-03

帆船比賽過程中,運(yùn)動(dòng)員操控帆船時(shí)由于受風(fēng)、浪、流的影響[1],帆翼系統(tǒng)不可能完全垂直與海平面,運(yùn)動(dòng)員需要根據(jù)外界環(huán)境繞帆船船體縱中剖面調(diào)整帆翼平面與海平面之間夾角[2-5]。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)

1 計(jì)算模型與條件

2 結(jié)果與討論

No.5 2012從圖1行駛是十分有利的,可以將帆船適當(dāng)向上提升,這樣可以減小船體吃水面積,從而減小船體阻力,達(dá)到減小阻力增加船速的目的。

3 結(jié)論

本研究對(duì)攻角為60°時(shí)扣角分別為-10°、0°、10°和傾角分別為-10°、0°、10°下的升力系數(shù)、阻力系數(shù)、力矩系數(shù)以及帆翼底部流場進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn),帆翼扣角以后帆翼升力系數(shù)、阻力系數(shù)都變小了,垂直水平面上力系數(shù)增加很多,這個(gè)力增加可以減小船體阻力,有利于帆船行駛。另外,帆翼扣角以后帆翼力矩有不同程度的減小,這對(duì)于帆船行駛來說是有利的,可以減小帆船傾斜。帆船傾角-10°時(shí)帆翼的升力系數(shù)、阻力系數(shù)和力矩系數(shù)都比0°傾角和10°傾角下的相應(yīng)系數(shù)大,說明單獨(dú)從升力來看傾角為-10°是有利的。

參考文獻(xiàn):

[1]鄭偉濤,李全海,馬勇,石清.帆船帆板運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目特征與制勝規(guī)律的研究[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào),2008,42(6):44-47.

[2]石清.激光雷迪爾級(jí)帆船船體水動(dòng)力性能研究及應(yīng)用[D]∥武漢:武漢體育學(xué)院,2007.

[3]胡文蓉,祖洪彪,丁祖榮,等.風(fēng)帆在梯度風(fēng)中空氣動(dòng)力性能的數(shù)值研究[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2008,42(11): 1900-1903.

[4]馬勇,鄭偉濤.國內(nèi)外帆船運(yùn)動(dòng)流體力學(xué)研究進(jìn)展[J].南京體育學(xué)院學(xué)報(bào),2007,6(4): 10-13.

[5]葛艷,孟慶春,魏振鋼,等. 帆船直線航行比賽最優(yōu)路徑動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法研究[J]. 控制與決策,2005,(12): 1360-1364.

[6]Nicola Parolini, Alfio Quarteroni. Mathematical models and numerical simulations for the Americas Cup [J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering,2005,194(911): 1001-1026.

[7]William C. Lasher and James R. Sonnenmeier.. An analysis of practical RANS simulations for spinnaker aerodynamics [J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2008,196(2): 143-165.

[8]Jaehoon Yoo and Hyoung Tae Kim.. Computational and experimental study on performance of sails of a yacht [J]. Ocean Engineering,2006,33(10): 1322-1342.