2。3。4 离散化方法 8

2。3。5 边界条件 8

第三章 几何网格建模及分析参数设置 10

3。1改进翼型 10

3。2计算流域设定 10

3。3 Gambit 建模 11

3。4分析参数设置 17

第四章 数值模拟结果及分析 20

4。1 优选翼型参数 20

4。1。1 各翼型附近压力分布情况 20

4。1。2 各翼型阻力、升力情况 21

4。2 最优翼型升力、阻力系数对比 22

4。2。1 各风速下最优翼型升力、阻力随攻角变化情况 22

4。2。2 各风速下最优翼型的最大推力系数和最佳几何攻角分析 28

结 论 34

致 谢 35

参考文献 36

附录 37

第一章 绪论

1．1 本文研究的目的和意义

现代硬帆的翼剖面大半是有厚度的，如 NACA 翼型等，此类翼型空气动力特性的 获取不管是从数值模拟上还是从试验角度来说都比软帆便当很多，同时，因为有其操 作方面的优势，是以硬帆的使用已经成为一种趋势，如能选取在空气动力特性上优异 的帆翼形状，无疑将使风帆船具备更好的经济效益。论文网

风帆主要是为了获取升力，但是在空气中运动的物体必然会受到阻力的影响。因 此，高升力、低阻力一直是翼型设计中所寻求的方向。影响翼型性能主要有两方面原 因：一是翼型的几何形状，如厚度、拱度、帆向角等；二是来流运动状态，如速度、 攻角等。

因为风帆的设计涉及到很多参数，比如最大相对厚度位置、厚度比、最大相对拱 度位置、拱度比等，这些参数必须通过优化设计，选取最优的设计方案，最后才能达 到最佳助航效果。风帆优化的目的是在现有帆型的研究基础上找到空气动力学特性更 好的帆型，以期达到更为理想的风帆助航节能效果[1]。本文主要是运用 fluent 软件 对不同形状风帆性能进行比较和优化。

1．2 研究现状

1。2。1 翼型空气动力特性研究现状

1。2。2 风帆助航现状

1．3 本文的主要工作

本文主要研究对象为弦长为 1 米的改进翼型帆，其最大相对厚度位置为 50%，厚 度比为 12%，最大相对拱度位置为 50%，拱度比分别为 6%，8%，10%，12%，14%。

本文主要研究内容为：

(1)以改进翼型为对象，用 gambit 软件进行网格划分，然后利用 fluent 软件计算

不同厚度比和拱度比对翼型特性的影响，并完成改进翼型参数优选。

(2)对最优参数翼型，利用 fluent 软件计算不同风速和帆向角情况下空气动力载荷 特性。

第二章机翼理论

2。1 机翼的几何参数

图 2-1 翼型几何参数（U 为来流方向，b 为翼弦，α为几何攻角， f 为拱度）

（1）翼型：机翼剖面的基本形状称为翼型，翼型迎流的一段称为前缘，另一端 称为后缘。为了产生较大的升力，后缘一般做成尖角，这一尖角称为后缘角。前缘有 圆形的也有尖形的。圆形是为了减小形状阻力，尖形的是为了减小压缩性引起的冲击 波阻力或自由表面所引起的兴波阻力。