兩棲應急救援運載平臺水動力學仿真技術研究

李占龍, 孫海瑞*, 諸小武, 郝鵬祥, 羅騫, 張正, 高山鐵

(1.太原科技大學車輛與交通工程學院, 太原 030024; 2.貴州詹陽動力重工有限公司, 貴陽 550006)

中國自然災害多種類、寬地域、高頻率的特征愈發突出[1],災害的突發性和異常性愈發明顯,使風險防控和應急處置面臨巨大挑戰。加大先進適用裝備配備力度,構建中國公共安全應急救援裝備體系,是應對極端地域環境、開展高效救援-運輸、全面實現“全災種、大應急”背景下科學應急和智慧應急的重要保障[2]。在面對極端災害環境、復雜地形條件及多災種并發的大應急救援時,專常兼備、反應迅速、上下聯動的應急救援能力仍顯不足,尤其對于具備涉水越野能力、多功能救援能力、水陸兩棲救援能力的需求越來越急迫[3]。

水陸兩棲車輛是一種具有陸地通行與水上航行能力、同時具備車輛與船舶兩者性能,能夠實現入水與登錄功能的特種車輛。因其能在各種復雜的地形環境下作業,故多應用于應急救援領域。由于水陸兩棲車輛主要作業場景為陸地,故其外形多為陸地車輛樣式的非流線造型,且結構復雜,在水下航行時有著復雜的水下動力學特性。設計時在保證其陸地上的通過性和作業功能的前提下,還要考慮其水下的航行性能,因此在設計階段對于水陸兩棲車輛的水下動力學分析十分重要。針對水陸兩棲車輛復雜的水下特性,中外學者開展了一系列研究,現將從水陸兩棲車輛的阻力特性、穩態研究、操縱性研究、動力裝置4個方面進行總結與闡述,為后續學者研究提供參考。

1 阻力特性

水陸兩棲車輛結構復雜,流線型差,水下航行受到的阻力較大,其外形結構如圖1所示。

圖1 水陸兩棲救援車輛Fig.1 Amphibious rescue vehicle

同船舶相似,其阻力類型主要分為形狀阻力、興波阻力和摩擦阻力,每種阻力在不同車型、不同速度下占比各不同。通過實車試驗或仿真模擬計算對航行過程中的水陸兩棲車輛進行阻力分析,提出減阻方案,實現水陸兩棲車輛的減阻增速,提高其快速性。

1.1 阻力分析方法

傳統水陸兩棲車輛水動力學分析主要采用實車水池試驗,試驗周期較長,成本較高。隨著計算機技術的發展,計算流體動力學(computational fluid dynamics, CFD)被廣泛應用于船舶領域,用于研究船體周圍流場和其快速性。水陸兩棲車輛下水后為一種特殊船體,其水上性能的研究與船舶有一定的相似性,CFD因此也被應用于水陸兩棲車輛水下性能研究。相比于實車試驗,計算機仿真模擬使水陸兩棲車輛阻力預測周期更短,成本更低,能較為準確地分析阻力的大小及成分。

李莉等[4]使用非結構化網格、兩方程k-ε湍流模型(k為湍動能、ε為耗散率)和有限容積法求解水陸兩棲車輛模型的速度場和壓力場,預測了其航行阻力,并實現流場可視化分析。徐國英等[5]采用相同方法與模型,通過混合網格布置方法,對不計自由面的水陸兩棲車輛的黏性繞流場進行數值模擬,分析表明該方法低速情況下對水陸兩棲車輛阻力預報準確度較高。徐國英等[6]采用slidingmesh方法,使用k-ε模型,混合網格布置方法,較準確地模擬了水陸兩棲車輛水上行駛過程中阻力和浮態隨速度變化規律,為水陸兩棲車輛的水上性分析提供了參考依據。李玉良等[7]以實驗數據為基礎,選擇VOF(volume of fluid)多相流計算模型,混合網格劃分方法,給出了計算結果收斂評價指標,并選用穩態、瞬態靜網格和瞬態動網格對水陸兩棲車輛流體體積函數多相流模型模擬計算,實現模擬阻力誤差在10%以內。王濤等[8]基于計算流體力學,使用Fluent軟件對不計自由面的水陸兩棲車輛黏性繞流場進行模擬仿真,得到了較好視覺效果與詳細的流場信息,如圖2[8]所示,展示了模擬與試驗的流場狀態比較,對比兩者壓力分布特點基本相同,表明仿真的可行性。

圖2 速度v=1.61 m/s時模擬和實驗的流場狀態比較[8]Fig.2 Comparison of flow field state between simulation and experiment when velocity v=1.61 m/s[8]

宋桂霞等[9]采用k-ε湍流模型并使用混合網格對水陸兩棲車輛模型的流場進行離散,模擬車體水中繞流及阻力情況,對比試驗證明數值模擬在水陸兩棲車輛阻力分析中的可行性。王濤等[10]采用雷諾時均N-S方程(Reynolds equation,RANS)、剪切應力運輸型k-ε模型及有限體積法,通過非結構網格劃分處理,對水陸兩棲車輛模型的繞流場進行了數值模擬,結果誤差約為5%,并得到各阻力成分的系統參數及所占比例,如圖3[10]、圖4[10]所示,當速度較低時,水陸兩棲車輛阻力主要為黏壓阻力,占比在75%以上,但隨著速度增加,興波阻力的比重在逐漸增大。李莉等[11]建立了某型號水陸兩棲車輛興波阻力數學模型,計算了興波阻力,并采用CFD方法進行了車體外部的流場分析,計算和仿真結果同試驗結果吻合較好,為兩棲車輛阻力預測與降阻提供參考。Sebnem等[12]研究了兩棲運兵車的水下通過性,通過自推試驗,記錄分析車輛航行過程中不同速度下的阻力和側向力,并研究車艏、車尾的水流軌跡,對推進器的選型提出一定意見,為水陸兩棲車輛整體設計提供了一定參考。高富東等[13]以某型兩棲車為研究對象,考慮動升力和自由液面的影響,運用Fluent軟件對其進行高速迎浪航行運動狀態的三維繞流場進行了數值模擬研究,解決了由于忽略興波特性導致數值計算結果隨航速提高誤差不斷增大的問題,為兩棲車外形設計提供理論依據。

圖3 各阻力成分隨速度的變化[10]Fig.3 Variation of resistance components with speed[10]

圖4 各阻力成分所占比重隨速度的變化[10]Fig.4 Change of proportion of each resistance component with speed[10]

郭張霞等[14]通過N-S(Navier-Stokes,N-S)方程,結合k-ε模型,對不同航速的水陸兩棲車輛進行黏性流場數值模擬,獲得水陸兩棲車輛不同阻力類型的阻力系數及總阻力,模擬精度較高,方法可靠。Wang等[15]采用雷諾平均N-S方程、混合網格劃分的方法對水陸兩棲車輛進行水動力學模擬仿真,與試驗結果對比結誤差保持在12%以內,仿真與試驗結果的一致性較高。杜子學等[16]采用數值仿真的方法對水陸兩棲車輛水上繞流場進行數值模擬,準確得到了其航行阻力和興波特性,為水陸兩棲車輛的設計優化提供一定參考。趙秀國等[17]采用CFD對雙廂履帶式衛生急救車的水上行駛阻力特性進行了仿真,發現前后車之間區域以及后車后部形成渦旋運動,大幅度增加黏壓阻力;前后車前部方形結構使這些區域形成高壓區,形成車體繞流阻力;但因其航行速度較低,形成的興波阻力較小,為雙廂兩棲車的阻力分析提供一定參考。徐一新等[18]采用k-ε兩方程湍流模型并采用內密外疏的網格對流場進行離散,模擬發現車尾形狀和車輪變化對繞流場及阻力變化有較大影響,行駛環境的改變同樣會對阻力產生較大影響,為水陸兩棲車輛局部優化提供一定指導。萬曉偉等[19]基于CFD外流場數值計算方法,構建水陸兩棲車輛水上運動模型,將運動模型引入車輛水上繞流場計算,實現車輛水上航態與車輛繞流場的同步計算,對較精確預測了水陸兩棲車輛航行阻力。More等[20]采用CFD理論對兩棲裝甲車進行模擬分析,得出其穩定性結果與阻力值,通過對兩棲裝甲車等比縮放,進行拖曳試驗,將測量數據與模擬數據對比證明了數值模擬方法的可行性。Jiang等[21]對輪式兩棲裝甲車模擬仿真,分析了其結構與阻力的關系,探究了水陸兩棲車輛影響阻力與航態的原因并提出解決手段,并開發了一種高效的水陸兩棲車輛水動力性能分析方法,應用前景廣闊。Suresh等[22]采用數值模擬的方法模擬了兩棲艇的水下運動,分析其水動力性能,為小型兩棲車輛水下性能分析作提供了參考。王少新等[23]基于CFD方法和重疊網格技術建立雙廂水陸兩棲車輛多體運動的數值仿真模型,采用VOF、DFBI(dynamic fluid body interaction)方法對其進行多自由度直航狀態模擬,較好地實現雙廂水陸兩棲車輛水動力性能預報,為雙廂水陸兩棲車輛設計分析提供參考。圖5[23]為仿真設置,其中L為雙廂水陸兩棲車的車長,試驗池長為2.5倍車長,寬為1.5倍車長。

圖5 邊界條件設置[23]Fig.5 Setup of boundary conditions[23]

周利蘭等[24]采用雷諾平均方程的有限體積方法對靜水中有無開口狀態的水陸兩棲車輛阻力及航態進行數值模擬,結合疊模計算結果對其各阻力成分分析,得出阻力與速度的關系,通常采用與船舶質量相關的體積弗勞德數Fr▽表示船的相對速度,圖6[24]、圖7[24]分別為Fr▽=1.297時的自由液面波形圖和縱截面壓力分布,開口模型車首波峰和摩擦阻力較大,開口內有負壓,壓差阻力較大,為水陸兩棲車輛局部優化提供了一定的參考,其中弗勞德數Fr▽定義為

圖6 有無開口的水陸兩棲車輛模型的自由液面波形圖對比(Fr▽=1.297)[24] Fig.6 Free surface wave pattern comparison of models with and without openings(Fr▽=1.297)[24]

圖7 有無開口的水陸兩棲車輛模型縱截面壓力分布對比[24]Fig.7 Comparison of longitudinal pressure distribution of amphibious vehicle models with and without openings[24]

(1)

式(1)中:v為兩棲車輛水下航行速度;V為車體運動的排水體積;g為重力加速度,取值為9.81 m/s2。

張大朋等[25]利用Maxsurf Motions程序中的切片理論和面元法探討其在船舶耐波性分析中的可行性,并分析Motions模塊計算誤差原因,結果表明:其可以對船舶實現較為準確的運動響應以及波浪增阻的計算,并對于附加質量系數和阻尼系數的中高頻波段的計算精度較高,縱搖響應的計算精度較高。相對于兩棲車輛的耐波性計算,此方法也有一定的借鑒指導作用。

1.2 局部優化減阻

為了降低水陸兩棲車輛水下航行阻力、提高其水下航行機動性及快速性,通過對水陸兩棲車輛進行模擬仿真,分析影響其航行阻力的因素,提出局部優化措施,實現水陸兩棲車輛的減阻增。

加裝滑板可以有效降低水陸兩棲車輛的航行阻力,防止車輛水下出現埋首現象,按位置劃分,滑板分為防浪板、尾翼板和側翼板,不同位置的板在水陸兩棲車輛航行時有著不同的作用。

宋桂霞等[26-27]仿真分析發現,尖型防浪板相較于平型防浪板對水流有著更好好的導流作用,能夠降低水的沖擊力,減少興波現象和航行阻力,且將車輪收起可減小33%的形狀阻力,為水陸兩棲車輛減阻方法提供一定思路。Robert等[28]通過實車試驗,發現在水陸兩棲車輛前加裝豎直放浪板,能夠平緩車體產生的弓形波,減小阻力,并測得最佳安裝位置。周景濤等[29]采用滑移網格方法實現車輛航行姿態的變化,在Fluent中模擬有無防浪板情況的阻力、吃水深和縱傾角隨速度的變化規律,發現較高速度下,間歇式防浪板能有效減少總阻力、吃水深和縱傾角,提高了水陸兩棲車輛水上行駛的穩定性。圖8[29]為模擬車首興波現象,顯示加裝防浪板可以有效減少車首興波現象。

圖8 車首的興波現象[29]Fig.8 Wave making phenomenon of the car head[29]

余祖耀等[30]闡述了水陸兩棲車輛滑板滑行機理,分析水陸兩棲車輛在不同滑板角度組合和不同速度下的阻力和升力特性,求出最佳滑板角度組合范圍,圖9[30]為前后滑板角度組合α/β/θ,其中,α為首端上夾角,β為首端下夾角,θ為尾端夾角;圖10[30]為不同角度組合的阻力隨速度變化曲線,當組合角度α/β/θ=8°/15°/25°時減阻效果最好,為水陸兩棲車輛提供了優化思路。

圖9 前后滑板組合[30]Fig.9 Front and rear sliding plate combination[30]

圖10 各滑板角度組合在不同航速下的阻力曲線[30]Fig.10 Resistance curve of each slide angle combination at different speeds[30]

Et為總阻力的減阻率;Ef、Er分別為摩擦阻力和剩余阻力的減阻率;v為兩棲車航行速度圖11 阻力成分減阻率分析(θ = 10°,L = 156 mm) [35]Fig.11 Analysis of drag reduction rate of drag component(θ=10°,L=156 mm)[35]

毛明等[31]通過模擬仿真,分析了防浪板對整車航行阻力、升力、縱向俯仰力矩的作用,分析發現分段式防浪板較于弧型和平型防浪板有著最佳的工程結構;防浪板寬度最佳為車體寬度的0.75倍;與車體距離增加,升力減小,航行阻力增加;與車底角度越大,縱向恢復力矩增加顯著。Lee等[32]通過拖曳與自航試驗探究了防浪板與尾翼板對水陸兩棲車輛阻力與縱傾角的影響,并發現推進器噴射水流能夠增強尾翼板的升力。Sergei等[33]提出了水陸兩棲車輛翼板對于提高水陸兩棲車輛航行速度的解決方案,探究其對雙體車作用機理。

Sun等[34]通過CFD仿真模擬與模型拖曳試驗的方法探究了尾翼板角度和長度對阻力性能的影響,為水陸兩棲車輛設計提供參考。孫承亮等[35]對分段式水陸兩棲車輛分別進行了水池試驗和仿真研究,兩者研究結果一致性良好,仿真發現車體縱向重心為540～560 mm時車體阻力最小,當速度為3 m/s時,長度L為156 mm與水平面夾角θ為10°的減阻效果最好,減阻率達到34.3%,圖11[35]為減阻率分析,可以看出,剩余阻力的減阻率對減阻的貢獻在90%以上。

杜尊峰等[36]采用剪切應力傳輸SSTk-ω湍流模型以及重疊網格技術,對高速狀態下兩棲平臺的靜水直航進行CFD數值仿真計算,比較不同壓浪板作用下平臺姿態及穩定性的變化特性,發現壓浪板可減小航行縱傾角并提高平臺穩定狀態下能夠達到的最大航速,并且壓浪板的下旋角度越大,其姿態穩定性的影響越顯著,為兩棲車實現減阻增速提供一定的指導作用。

水陸兩棲車輛車體多為鈍體,因此在水下受到的阻力較大,在保證其陸地作業能力的同時,通過優化車體外形,降低車體產生的形狀阻力,使水陸兩棲車輛在水下航行時受到的阻力更小。

董陽等[37]對水陸兩棲車輛模型進行靜水航行的數值模擬,通過對車體黏壓阻力系數和摩擦阻力系數的分析,提出減小車首傾角和車首車尾圓角化局部優化方案。高富東等[38-39]對車體繞流場進行三維瞬態數值計算,得到繞流場的速度與壓力分布、阻力和興波特性,并提出了兩棲車的外形優化方案,驗證減阻效果可達51.2%,結果誤差低于9%,為兩棲車優化外形提供一定參考。鄭翔玉等[40-41]通過數值模擬的方法分析了輪式水陸兩棲車輛車輪提升與非提升情況下的行駛阻力,證明車輪提升能有效減小航行阻力。鄭翔玉等[42]設計了一種車輪收放裝置,并通過模擬分析,證明車輪收起對水陸兩棲車輛航行阻力有很好的減小效果。通過調整水陸兩棲車輛的縱傾角,改變其水下的航行姿態,實現水陸兩棲車輛的減阻提速。李玉良等[43]采用VOF多相流模型進行仿真計算,發現適當增大車輛縱傾、在裙板上安裝薄翼板,能有效減小車體阻力。劉勇等[44]通過仿真分析,發現排水型水陸兩棲車輛最佳航行角為0°,滑水型水陸兩棲車輛最佳航行角為5°。劇冬梅等[45]通過對水陸兩棲車輛數值計算與試驗數據對比分析,研究了高速水陸兩棲車輛不同縱傾角下的阻力特性,如圖12[45]所示,在小縱傾角(≤5°)情況下隨著弗勞德數Fr增加阻力不斷增大,大縱傾角(≥10°)情況下隨著Fr增加阻力不斷增大,阻力先增加后趨于穩定。在高速行駛時適當的增大縱傾角對于減小航行阻力尤為重要。

R為實際阻力;D為車重圖12 不同縱傾角下的阻力特性曲線[45]Fig.12 Resistance characteristic curves at different trim angles[45]

2 穩態研究

穩態主要包括水陸兩棲車輛的浮性和穩性。良好的穩態性能能夠保證水陸兩棲車輛水下正常航行,設計階段通過試驗仿真對水陸兩棲車輛穩態進行研究分析,可以探究水陸兩棲車輛水下航行過程中的穩態變化,提高水陸兩棲車輛水下航行性能。

2.1 浮性分析

水陸兩棲車輛在各種裝載情況下浮于靜水后保持的平衡狀態為水陸兩棲車輛的浮性,主要分為正浮、橫傾、縱傾和任意浮態。

劉鋒等[46]利用SolidWorks建立模型與坐標系,采用二分法求解了水陸兩棲車輛定姿態浮心位置,通過對車輛的受力、運動分析確定其浮態,并使用API函數對SolidWorks進行二次開發,編寫水陸兩棲車輛靜水穩性分析程序,實現快速精確的浮性計算與穩性分析。

2.2 穩性分析

水陸兩棲車輛在水中航行過程中會受到風浪等外力的影響,使車體產生一定的傾斜,外力消失后能恢復平衡位置的能力叫穩性,穩性對水陸兩棲車輛載人載貨及正常航行至關重要。

姚新民等[47]研究了水陸兩棲車輛水上穩性問題,建立了基于水動力學的振動模型,對模型的求解過程進行討論。潘玉田等[48]提出在水陸兩棲車輛加裝減搖鰭控制系統以減少其橫搖的方案,探討其工作原理、實現方法,并使用MATLAB對控制系統進行仿真驗證該方法的可行性。徐國英等[49]對水陸兩棲車輛在波浪中的線性搖蕩問題進行了描述,實驗得出其行走機構在橫搖、垂蕩情況下的共振頻率和無因次阻尼系數;針對搖蕩問題,提出調整車輛設計屬性和改變航行速度或航向角的改善方法。宋桂霞等[50]通過降低懸架系統定位點的方法改進了水陸兩棲車輛車輪收放功能,并分析了定位點降低引起的抗傾能力下降的原因,提出增大螺旋彈簧剛度和穩定桿直徑的改善方法,并仿真驗證了其可行性。王濤等[51]采用N-S方程結合造波機理論模擬出數值波浪水池,對水陸兩棲車輛波浪中的運動進行數值模擬,實現了水陸兩棲車輛耐波性的準確預測,為水陸兩棲車輛耐波性研究提供了參考,并有效預報其在波浪航行的阻力、升力、航態變化。徐國英等[52]對5種兩棲裝甲車輛在波浪中航行的搖蕩問題進行了研究分析,提出在航行時通過增大水陸兩棲車輛阻尼系數的方法來減小猛烈的搖蕩,通過改變車輛航向和航速以避開諧搖區的方法,為后續研究提供一定的參考。圖13[52]顯示了3種搖蕩類型。

圖13 3種典型搖蕩[52]Fig.13 Three typical toss[52]

馬新謀等[53]提出根據水陸兩棲車輛自由橫搖衰減曲線確定實驗的能量損耗函數,并使用最小二乘法確定非線性阻尼系數的方法,通過數值仿真模擬自由橫搖衰減曲線,并由此方法估計出平方型阻尼系數,證明了該方法的可行性。趙彬等[54]構建水陸兩棲車輛水上航行數學模型,采用混合耦合算法和動網格技術研究其靜水直航狀態下的姿態變化規律,模擬結果通過與試驗值對比,驗證了該方法的可行性,表1[54]列出了典型時刻車體仰視圖的壓力變化云圖和縱剖面速度矢量圖,表2[54]為模擬與試驗繞流形態對比,可以看出,模擬效果較好。

表1 典型時刻車體壓力云圖及速度矢量圖[54]Table 1 Contours of static pressures and velocity vectors at different moments[54]

表2 數值模擬與實驗的繞流形態對比[54]Table 2 Comparison of simulation and experimental results for sailing[54]

王少新等[55]采用計算流體力學與重疊網格計技術建立水陸兩棲車輛水中航行運動數值模型,計算了靜水環境、不同航速下的阻力、垂蕩和縱搖性能,圖14[55]為不同航速V下的壓力,顯示了水陸兩棲車輛在運動穩定時的運動狀態。宋超等[56]構建了基于模型試驗與遺傳算法系統辨識思想的水陸兩棲車輛搖蕩運動辨識模型,并驗證了其可行性。

圖14 不同航速下水陸兩棲車輛運動姿態[55]Fig.14 Motion attitudes of amphibious vehicles at different speeds [55]

3 水陸兩棲車輛水下操縱性研究

操縱性是指水陸兩棲車輛水下航行時保持或改變航向、航速和位置的能力,是其固有的特性。其主要為方向性,包括航行穩定性與轉向靈活性,體現了水陸兩棲車輛水下航行的機動性。

袁益民等[57]提出一種以剛體空間運動方程為基本控制方程,結合水動力學方程,建立用于描述水陸兩棲車輛操縱運動的數學模型,實現準確預報水陸兩棲車輛的操縱運動,并對比驗證了其可行性。詹超等[58]提出基于運動力學和阻尼力反饋調節的海上滑行水陸兩棲車輛水動力解算模型,根據水陸兩棲車輛的受力情況進行阻尼反饋調節,提高了水陸兩棲車輛的滑行控制能力,實現水陸兩棲車輛的水動力特性數值優化解算。

4 水下動力特性分析

在水下航行時,水陸兩棲車輛水下動力由推進裝置提供,主要包括輪胎推進裝置、履帶推進裝置、螺旋槳推進裝置、導管螺旋槳推進裝置和噴水推進裝置等。推進器與兩棲車間有著復雜的相互作用,研究加裝推進器的兩棲車水動力特性對于其正常航行十分重要。

徐國英等[59]以RNGk-ε湍流模型、多參考系坐標模型MRF(multiple reference frame,MRF)為基礎,對推進器進行非結構網格劃分,通過Fluent對其流場進行模擬計算,分析了兩種形狀車尾對噴水推進器進口流場速的影響。Kim等[60-61]對加裝推進器的等比水陸兩棲車輛模型進行自航試驗,并采用國際拖曳水池會議于1996年提出的ITTC 96方法對推進器進行分析,研究了葉輪頂部間隙的變化對全車功率的影響,后續探究了推進器直徑大小對水陸兩棲車輛航行速度的影響,發現噴水葉輪直徑增加35%可使功率降低38%,車速可提高13%,為水陸兩棲車輛推進器選型作一定探究。歐禮堅等[62]采用Fluent軟件對黏性流場中導管螺旋槳的水動力性能進行了計算研究,模擬計算了導管螺旋槳在不同進速系數下的推力系數、轉矩系數、導管螺旋槳表面壓力分布,計算結果與模型試驗結構吻合,對兩棲車選用水下推進器型號有一定的指導作用。王野等[63]設計了一種具備航向保持和姿態調整功能的單矢量噴水推進器系統,計算出推進器的推力,并仿真得出了裝有推進器的水陸兩棲車輛的航行特性,通過與試驗數據對比驗證了推進器對航行姿態的影響。圖15[63]為車體結構示意圖,圖16[63]為實車試驗場景。

圖15 水陸兩棲車輛實體分化示意圖[63]Fig.15 Schematic diagram of physical differentiation of amphibious vehicles[63]

圖16 自由自航航向保持試驗[63]Fig.16 Free self-propelled heading maintenance test [63]

5 結論

(1)水動力學仿真技術是水陸兩棲車輛設計過程中不可或缺的步驟。傳統分析主要依據于經驗和實車模型試驗,需要投入較大人力物力。隨著計算機技術的進步,各種成系統仿真軟件在不斷出現并完善,為水陸兩棲車輛的水下動力學分析提供了更為專業的求解方法,使求解過程更加簡化而高效。

(2)航行阻力是水陸兩棲車輛水動力研究熱點方向,是影響水陸兩棲車輛水下航行速度的關鍵因素。通過對現有理論的應用,探索新的阻力分析方法,將計算機仿真分析結果與試驗數據對比不斷提高仿真精度,實現仿真的實際應用,為水陸兩棲車輛的設計、結構優化提供更準確便捷的分析手段。

(3)水陸兩棲車輛的水動力分析包括航行阻力、水下穩態、水下操縱性、水下動力特性幾方面,在設計水陸兩棲車輛時要全方位考慮這些方面,現有的商業軟件多只是涉及部分方面的仿真,往往很難系統分析。將水陸兩棲車輛水動力學分析不同方面進行整合是仿真技術發展的趨勢,實現從水陸兩棲車輛水動力學的局部分析到全局設計優化,使水陸兩棲車輛的研發設計更加高效與可靠。