1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景

当船舶的航速的不断提高时，船舶周围的流体压力场急剧改变。特别是当体积傅汝德数Frgt;3.0时，如果船体能依靠足够大的流体动升力来支持部分或绝大部分的艇重，船舶就进入了滑行状态，滑行艇就是依靠流体动升力来支持大部分艇重的一种小型船舶。

现有的滑行艇按结构样式一般可分为三种：单体滑行艇、双体滑行艇（包含在其基础上加装水翼的槽道滑行艇）和三体滑行艇。单体滑行艇是出现和应用最早的滑行艇，其技术发展成熟、艇型结构简单、造价低廉，是现阶段应用最为广泛的滑行艇。但其也有比较明显的缺点:①高速航行时阻力增长迅速，且在高航速时容易进入到海豚运动状态，因此单体滑行艇的航速一般设计在50节以内;②在风浪航行中失速较大，适航性较差;③高速航行时艇体兴波大，对内河窄航道的冲刷破坏严重，也影响航道内其他船只的正常航行，极大限制了其在内河航道的航行。双体滑行艇是近40年发展出一种滑行艇艇型，其在快速性、耐波性和操纵性等方面较单体滑行艇都有一定的提升，并且具有比较良好的航行稳定性以及较为宽敞的甲板面积。但其在高速航行时阻力较大，艇体兴波严重的问题并没有得到很好的解决。槽道水翼艇是在双体滑行艇的基础上在槽道内的合适位置增设槽道水翼而衍生出的新艇型，该艇型减小了双体滑行艇高速航行的阻力、提高了风浪航行中的耐波性;但对槽道内水翼的尺寸、外形、安装位置和安装个数都要求极高，需要大量的数值计算和模型试验来确定其安装方案，一旦水翼设计不当还会起到相反的结果，另外，槽道水翼主要针对特定的工况和特定的速度段才能起作用，不具有通用性。

高速三体滑行艇是常规滑行艇、高速多体船和气膜减阻船的复合船型。它由一个中央主艇体和两个侧片体组成，综合以上几种船型的优点。在高速滑行时，片体底部与水面接触，艇体产生的兴波与喷溅迅速被吸入槽道内，槽道内会形成气相区域、液相区域、气液二相混合区以及喷溅水层，除主体部分提供水动升力支撑艇重之外，主片体之间的槽道还会产生一定的气动升力，在一定程度上减小了滑行阻力而且还提供了减振、缓冲的作用，但也使其运动机理变得较为复杂。

1.2研究目的和意义

随着高速高耐波性的高性能滑行艇的应用日益增多，三体滑行艇将成为研究热点，本文是在工程实际的需求下提出，拟对高速三体滑行艇优化设计中的船体构型与性能评估方面进行一些探索。

本文将采用CAD软件初步构造三体滑行艇船型，并借助商业CFD软件STAR-CCM 开展高速滑行艇水动力性能计算方法研究，对CFD模拟网格划分、时间步设置、数值方法选用等因素对计算结果的影响进行分析，运用结构化背景网格与非结构子域网格相结合的重叠网格方法对高速三体滑行艇气水动力模拟与阻力特性进行模拟，分析高速三体船型不同航速下的阻力变化特性、姿态变化特性、纵向稳定性变化特性、槽道内气水混合介质动力特性以及艇底进气情况。最后，根据计算结果，提出三体高速滑行艇构型的优化建议，为高速高性能喷水推进三体滑行艇的研制提供技术参考。

1.3国内外研究现状

国外三体滑行艇研究起步较早，目前走在三体滑行艇设计最前沿的是美国圣迭戈的M船公司，其先后开发试验了多种M船型，包括2.4m到61m不同长度的M船，种类繁多。该公司研发的M40海岸巡逻艇，M40金枪鱼钓鱼船、Marmot Alaskan作业船以及S tiletto"短剑”号等船型已经被广泛应用于军民各个领域。由于技术发展、商务及技术情报的保密等因素的影响，目前公开发表的技术资料甚少，只有部分三体滑行艇船型资料。

1976年，第一条三体滑行艇“小佩剑”5 (Skean Dhu)竞赛艇下水，它由Gordon Wright船厂制造。“小佩剑”长8.08米，拥有2个225匹马力的发动机。它一问世就吸引了无数的目光，不仅仅在船体外形上引人注目，它的光辉战绩更是令人顺舌。1976年，首次参加全英4升冠军赛就一举夺魁，1979年，又以93. 8mph的速度打破Class II World Speed比赛的纪录。

目前三体滑行艇的应用日益增多，表1列举了国外部分滑行艇。

相对于国外，国内针对三体滑行艇的研究工作起步相对较晚，苏玉民、王硕通过对自行设计的M型槽道滑行艇进行船模拖曳试验，讨论了不同排水量、不同重心纵向位置下该船型的阻力性能;高扬对M型槽道滑行艇进行了方案设计与总体设计等工作；邹劲等采用模型试验手段对三体滑行艇在静水和波浪中的水动力特性进行了系统的理论研究，对不同构型的模型在系列工况下的航行特性进行了分析，并尝试了在槽道内设置水翼、舭龙骨、喷气装置等设备来改善槽道的流动特性。国内对三体滑行艇的研究设计与开发工作处于快速发展中。

在计算方面，国内很多学者利用CFD方法对滑行艇阻力进行了相关研究。例如陈辉对M型槽道滑行艇进行了静水中的阻力数值计算;王硕等对棱柱型滑行艇进行CFD计算精度研究;王瑞宇等利用软件STAR-CCM 对三体滑行艇纵向运动稳定性进行探究;孙华伟利用STAR-CCM 软件研究分析滑行面形状对滑行艇航态和阻力的影响。孙寒冰等则采用数值手段对三体滑行艇主体部分所设置的引气槽结构进行了研究，讨论了不同拱度的引气槽对高速阻力性能的影响。

这些研究和探索工作为本研究提供十分有价值的参考，本文将基于前辈的研究成果，对三体滑行艇的构型中的重心纵向位置、排水量等重要参数进行设计优化，对数值模拟中的方法进行影响分析，最后评估水动力特性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容及目标

（1）进行文献收集和阅读，了解国内外的研究现状。

（2）学习高速高性能船舶的类型和水动力原理，学习maxsurf等船舶设计软件，构建高速三体滑行艇线型初步方案。

3. 研究计划与安排

第1周：布置任务，查找文献，阅读文献。

第2周：安装软件，开始撰写开题报告。

第3周：完成开题报告的撰写与上传。

4. 参考文献（12篇以上）

[1

[1] 吴晓光,吴启锐.高速船快速性[m].北京:国防工业出版社,2015.