舰艇摩擦减阻理论与实验研究

This subject adopt Lattice Boltzmann method in micro scale to find out the relationship between drag-reducing effect and object’s surface characteristics, which develops the resistance-reducing coating. It also investigates the microscopic surface shape and macroscopic properties of the coating, and proves it’s drag-reducing effect and analyzes the influence of microbubbles, flexible structure and the secondary groove on it by numerical simulation. On this basis, optimize the microscopic shape and structure of the coating to obtain a kind of microscopic surface with better drag-reducing effect. Comparing the property of different designed coating experiments in large-scale , high-precision submarine model and rowing resistance test are used to adjust the numerical simulation method. This subject combines theoretical research with experimental test, which can not only extend the application range of LBM and construct the boundary condition of drag-reducing surface, but also proves the effect by large-scale submarine model and rowing test, providing a reference to improve hydrodynamic performance of the ship.

本课题拟采用格子玻尔兹曼方法来研究摩擦阻力与表面特性之间的联系，并以此指导减阻涂料的研制；首先，探究具有减阻效果的涂料微观表面形状与宏观阻力特性的内在规律，通过数值模拟验证其减阻效果，分析微气泡、柔性结构、二级凹槽对于减阻效果的影响。在此基础之上，优化涂料微观表面形状与结构，指导涂料的研发工作，获得减阻效果更好的微观表面。通过设计大尺度、高精度潜艇模型、赛艇阻力实验来验证减阻涂料性能优劣，并将实验结果用于数值方法的改进。本研究采用理论研究与实验测试方法相结合的方法，既能在理论上扩展格子玻尔兹曼的应用范围，构造出减阻表面的边界条件，同时通过大尺度赛艇、潜艇实验进行减阻效果验证，为提高舰艇水动力性能打下良好的基础。

本课题拟采用格子玻尔兹曼方法来研究摩擦阻力与表面特性之间的联系，并以此指导减阻涂料的研制；首先，探究具有减阻效果的涂料微观表面形状与宏观阻力特性的内在规律，通过数值模拟验证其减阻效果，分析微气泡、柔性结构、二级凹槽对于减阻效果的影响。在此基础之上，优化涂料微观表面形状与结构，指导涂料的研发工作，获得减阻效果更好的微观表面。通过设计大尺度、高精度潜艇模型、赛艇阻力实验来验证减阻涂料性能优劣，并将实验结果用于数值方法的改进。本研究采用理论研究与实验测试方法相结合的方法，既能在理论上扩展格子玻尔兹曼的应用范围，构造出减阻表面的边界条件，同时通过大尺度赛艇、潜艇实验进行减阻效果验证，为提高舰艇水动力性能打下良好的基础。.通过项目研究，基于LBM数值方法及宏观流场计算软件计算，证实滑移边界对减小摩擦阻力具有重要作用，并通过小型平板模型摩擦阻力试验进行了验证；基于LBM数值方法计算发现滑移边界在二维曲面的布置可影响二维翼型总阻力，并在二维航行体及三维船模实验得到验证。