帆板流體動(dòng)力性能與最佳航線的研究

內(nèi)容概要

　　《帆板流體動(dòng)力性能與最佳航線的研究》緊緊圍繞國(guó)家帆板隊(duì)備戰(zhàn)奧運(yùn)會(huì)亟待解決的問題，將流體力學(xué)的知識(shí)與帆板運(yùn)動(dòng)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，以作者博士論文的基礎(chǔ)、2008年奧運(yùn)科技攻關(guān)課題為依托，系統(tǒng)地開展了帆翼的空氣動(dòng)力學(xué)、板體的水動(dòng)力學(xué)、航速預(yù)測(cè)（VPP）與最佳航線的設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面的研究，構(gòu)建了一套帆板流體力學(xué)的研究方法，這在國(guó)內(nèi)實(shí)屬開創(chuàng)性研究工作。帆船帆板運(yùn)動(dòng)是集娛樂性、觀賞性、探險(xiǎn)性、競(jìng)技性于一體的體育項(xiàng)目，它是借助風(fēng)帆推動(dòng)帆船帆板在規(guī)定距離內(nèi)竟速的一項(xiàng)水上運(yùn)動(dòng)，目前已經(jīng)成為世界沿海國(guó)家和地區(qū)最為普及的體育活動(dòng)之一，越來越受到人們的喜愛。

作者簡(jiǎn)介

柏開祥，男，1967年8月出生，工學(xué)博士，湖北鐘祥人?，F(xiàn)任武漢體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)專業(yè)副教授，碩士研究生導(dǎo)師，中國(guó)體育科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員。1985年考入北京體育大學(xué)(原北京體育學(xué)院)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)系(原體育生物科學(xué)系)本科學(xué)習(xí)，1989年畢業(yè)分配進(jìn)入武漢體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)教研室任教。1997年考入武漢體育學(xué)院研究生部，師從張昌亨教授，2000年獲得教育學(xué)碩士學(xué)位。同年考入武漢理工大學(xué)研究生院，在武漢理工大學(xué)王德恂教授、武漢體育學(xué)院韓久瑞教授的指導(dǎo)下攻讀流體力學(xué)博士學(xué)位，2006年6月獲得工學(xué)博士學(xué)位。近年來，已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文20余篇，出版著作1部，主編教材1部，承擔(dān)和參與課題10余項(xiàng)。

書籍目錄

第一章  緒論1.1 帆板運(yùn)動(dòng)與流體力學(xué)的研究?jī)r(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(cè)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(jiǎn)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(guó)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(jìng)賽規(guī)則簡(jiǎn)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(chǎng)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(cè)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(cè)定8.1 帆板測(cè)定的主要運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)8.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試手段8.2.1 測(cè)角儀8.2.2 速度儀8.2.3 光電運(yùn)動(dòng)檢測(cè)分析系統(tǒng)8.2.4 影像解析系統(tǒng)8.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)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(cè)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)

編輯推薦

《帆板流體動(dòng)力性能與最佳航線的研究》由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社出版。

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