帆板流體動(dòng)力性能與最佳航線的研究

第一章 緒論
1.1 帆板運(yùn)動(dòng)與流體力學(xué)的研究價(jià)值
1.2 帆板運(yùn)動(dòng)研究現(xiàn)狀及存在的主要問題
1.2.1 訓(xùn)練與比賽測試器材的研究
1.2.2 帆板運(yùn)動(dòng)的流體動(dòng)力性能的研究
第二章 帆板運(yùn)動(dòng)簡介
2.1 帆板運(yùn)動(dòng)的格局
2.2 帆板的結(jié)構(gòu)
2.2.1 帆板的分類
2.2.2 我國開展的主要板型介紹
2.2.3 帆板器材各部件的功用
2.3 帆板的競賽規(guī)則簡介
2.4 帆板運(yùn)動(dòng)的力學(xué)分析
2.4.1 作用于帆板上的力與力矩的分析
2.4.2 帆板運(yùn)動(dòng)的基本條件
2.4.3 帆翼推進(jìn)力產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)原理
2.4.4 帆板運(yùn)動(dòng)的推進(jìn)力學(xué)
第三章 帆翼空氣動(dòng)力性能的試驗(yàn)研究
3.1 帆翼的空氣動(dòng)力學(xué)概述
3.2 帆翼的空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)內(nèi)容
3.3 試驗(yàn)結(jié)果的分析與說明
3.3.1 拱度對(duì)于風(fēng)帆空氣動(dòng)力學(xué)影響的試驗(yàn)結(jié)果
3.3.2 風(fēng)向角■＝0～360度間空氣動(dòng)力特性試驗(yàn)
3.3.3 前傾、后傾、正扣、反扣等七種組合的對(duì)比試驗(yàn)
3.4 今后仍需進(jìn)一步改進(jìn)的方面
附錄3A 一般多項(xiàng)式回歸
第四章 帆翼空氣動(dòng)力學(xué)的數(shù)值計(jì)算
4.1 FLUENT對(duì)于帆翼空氣動(dòng)力性能的數(shù)值計(jì)算
4.1.1 N-S方程數(shù)值模擬粘性流場的基本理論
4.1.2 FLUENT的概述
4.1.3 FLUENT求解N-S方程的過程
4.2 渦環(huán)柵格法對(duì)于帆翼升力與誘導(dǎo)阻力的理論計(jì)算
4.2.1 渦環(huán)柵格模型
4.2.2 定常渦環(huán)柵格法基本方程組
4.2.3 邊界條件
4.2.4 馬蹄渦影響系數(shù)的計(jì)算
4.2.5 帆翼三維曲面的構(gòu)建及網(wǎng)格生成
4.2.6 梯度風(fēng)的計(jì)算
4.2.7 高斯消元求解基元馬蹄渦強(qiáng)的過程
4.2.8 帆翼的升力、誘導(dǎo)阻力的計(jì)算
4.2.9 物面上壓力分布的計(jì)算
4.2.10 計(jì)算模塊說明
4.3 FLUENT與渦環(huán)柵格法的計(jì)算結(jié)果與討論
4.3.1 λ＝1平板矩形帆翼計(jì)算結(jié)果
4.3.2 λ＝4平板矩形帆翼計(jì)算結(jié)果
4.3.3 λ＝1圓孤形帆翼計(jì)算結(jié)果
4.3.4 λ＝2圓弧形帆翼計(jì)算結(jié)果
4.3.5 三角形帆翼計(jì)算結(jié)果
4.3.6 均勻風(fēng)與梯度風(fēng)梯形帆翼計(jì)算結(jié)果
4.4 本章小結(jié)及今后仍需進(jìn)一步改進(jìn)的方面
附錄4A FLUENT計(jì)算結(jié)果
第五章 板體水動(dòng)力性能的研究
5.1 水動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)
5.1.1 試驗(yàn)介紹
5.1.2 試驗(yàn)結(jié)果
5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
5.2.1 阻力分析
5.2.2 橫向力的分析
5.2.3 實(shí)際航行縱傾角隨靜態(tài)縱傾角、船速與橫傾角變化規(guī)律
5.2.4 船體升沉值隨靜態(tài)縱傾角、船速與橫傾角的變化規(guī)律
5.3 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式計(jì)算驗(yàn)證
5.3.1 粘性阻力計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式
5.3.2 板體與附體濕面積的計(jì)算
5.3.3 粘性阻力的計(jì)算
5.3.4 興波阻力計(jì)算
5.3.5 隨著船速的變化粘性阻力與興波阻力的比例
5.3.6 計(jì)算結(jié)果的分析
5.4 本章小結(jié)及今后需進(jìn)一步改進(jìn)的方面
附錄5A 梯形法求曲線面積
附錄5B 辛浦遜法求曲線面積
第六章 VPP的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)
6.1 VPP結(jié)構(gòu)模式
6.1.1 帆板運(yùn)動(dòng)的平衡方程式
6.1.2 四種VPP計(jì)算模式概述
6.1.3 帆翼空氣動(dòng)力模型和板體的水動(dòng)力模型的建立
6.1.4 最大推力系數(shù)和橫向力系數(shù)的計(jì)算與回歸
6.2 VPP四種計(jì)算方法的建立與實(shí)現(xiàn)
6.2.1 最小阻力分析法計(jì)算模型的建立與實(shí)現(xiàn)過程
6.2.2 最大推力分析法計(jì)算模型的建立與實(shí)現(xiàn)過程
6.2.3 泛函數(shù)分析法計(jì)算模型的建立與實(shí)現(xiàn)過程
6.2.4 角度分析法預(yù)測航速
6.2.5 四種VPP模型計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析
6.3 本章小結(jié)以及需進(jìn)一步開展的工作
附錄6A VPP綜述
附錄6B 非線性方程組求解方法
附錄6C 牛頓迭代法
附錄6D 二分法的基本原理
附錄6E 不同k值下泛函數(shù)分析法船速的計(jì)算
第七章 最佳航線的分析
7.1 帆船、帆板航行時(shí)間
7.2 逆風(fēng)航行的航線計(jì)算
7.2.1 等腰三角形走法的討論
7.2.2 直角三角形走法的討論_
7.2.3 任意三角形最佳航線的計(jì)算
7.2.4 等腰、直角與任意三角形計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析
7.3 左弦風(fēng)、右弦風(fēng)走法的對(duì)比分析
7.4 水流對(duì)于航線影響的定性分析說明
7.5 本章小結(jié)以及今后仍需進(jìn)一步開展的研究工作
第八章 帆板實(shí)際航行中運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的測定
8.1 帆板測定的主要運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)
8.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)測試手段
8.2.1 測角儀
8.2.2 速度儀
8.2.3 光電運(yùn)動(dòng)檢測分析系統(tǒng)
8.2.4 影像解析系統(tǒng)
8.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)測試手段在帆板運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用
8.3.1 運(yùn)用三維影像解析系統(tǒng)的可行性與難度分析
8.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)測試參數(shù)在流體動(dòng)力性能分析中的應(yīng)用
8.4 本章小結(jié)
第九章 誤差分析
9.1 誤差理論
9.1.1 誤差的概念
9.1.2 常見誤差分析處理的方法
9.1.3 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)與水池實(shí)驗(yàn)的誤差來源
9.2 計(jì)算結(jié)果誤差分析
9.2.1 升力、阻力關(guān)于攻角的回歸結(jié)果分析
9.2.2 最大推力系數(shù)的誤差分析
9.2.3 板體阻力一船速回歸結(jié)果的誤差分析
9.2.4 VPP計(jì)算結(jié)果的誤差分析
9.2.5 最佳航線計(jì)算結(jié)果的誤差分析
9.2.6 基于FLUENT最佳航線計(jì)算結(jié)果分析
附件9A Van Oossanen（1993）VPP數(shù)據(jù)
第十章 結(jié)論與建議
10.1 帆翼試驗(yàn)的主要結(jié)論
10.1.1 五種拱度的對(duì)比試驗(yàn)
10.1.2 帆翼0～360度空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)
10.1.3 七種前后傾、正反扣組合試驗(yàn)
10.2 帆翼數(shù)值計(jì)算結(jié)果與主要結(jié)論
10.3 板體水動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)研究的主要結(jié)論
10.3.1 板體阻力的分析
10.3.2 橫向力的分析
10.3.3 縱傾角隨靜態(tài)縱傾角、船速與橫傾角的變化規(guī)律
10.3.4 船體升沉值隨靜態(tài)縱傾角、船速與橫傾角的變化規(guī)律
10.3.5 阻力成分的計(jì)算
10.4 VPP研究的主要結(jié)論
10.5 最佳航線計(jì)算的主要結(jié)論
10.6 帆板運(yùn)動(dòng)研究需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方
附錄10A 帆板流體動(dòng)力性能與最佳航線研究的主要程序
參考文獻(xiàn)