本书介绍了以两栖车辆的水上动态性能(快速性、耐波性、操纵性)为对象进行数值模拟的实施方法及关键技术，并结合具体实例进行了应用分析，以期促进数值模拟方法在两栖车辆水上性能研究中的应用与发展。同时也希望能帮助两栖车辆方面的科研和工程人员尽快掌握水上动态性能仿真研究方法，提升工程应用能力，了解前沿、把握机遇。

本书围绕两栖车辆水上动态性能的数值模拟展开。重点阐述了两栖车辆水上运动建模、水上性能数值模拟方法和应用。主要内容包括两栖车辆水上性能的含义和内容、两栖车辆水上运动数学模型、基于纳维一斯托克斯方程数值模拟方法中的关键问题、基于水动力方程数值模拟方法中的关键问题、数值模拟可信度验证方法和改进措施以及基于数值模拟方法的水上动态性能分析。

本书可作为高等院校相关专业师生参考书，也可供有关科研人员参者。

第一章 两栖车辆水上性能概述

 1.1 水上静态性能

1.1.1 浮性

1.1.2 稳性

1.1.3 抗沉性

 1.2 水上动态性能

1.2.1 快速性

1.2.2 耐波性

1.2.3 操纵性

 1.3 两栖车辆的通过性

 1.4 水上动态性能数值模拟方法概述

第二章 两栖车辆水上运动数学模型

 2.1 两栖车辆水上运动分析

 2.2 基于纳维一斯托克斯方程的水上运动数学模型.

2.2.1 两栖车辆水上运动方程

2.2.2 外流场的基本方程

2.2.3 定解条件

2.2.4 两相流的数学模型

 2.3 基于水动力方程的水上运动数学模型

2.3.1 两栖车辆水上运动方程

2.3.2 外力项

第三章 基于纳维一斯托克斯方程的两栖车辆水上运动数值模拟

 3.1 基于N-S方程的数值模拟

3.1.1 湍流模型

3.1.2 方程的数值解法

3.1.3 网格划分

3.1.4 边界层的处理

3.1.5 自由面模拟

 3.2 流场与车体的动力耦合

3.2.1 基于动网格的流固动力耦合

3.2.2 动力耦合修正算法

 3.3 基于N-S方程与造波机理论的规则波模拟

3.3.1 数值波浪水池

3.3.2 数值造波

3.3.3 数值消波

3.3.4 波形验证

 3.4 典型运动的处理

3.4.1 静水直航

3.4.2 自由衰减

3.4.3 强迫运动

3.4.4 迎浪直航

 3.5 并行运算

3.5.1 并行计算平台的分类

3.5.2 并行计算的两种模型

3.5.3 开发工具

3.5.4 并行性能分析指标

3.5.5 并行计算中的网格划分

3.5.6 计算实例分析

 3.6 算例

第四章 基于水动力方程的两栖车辆水上运动数值模拟

 4.1 龙格-库塔法的基本原理

 4.2 水动力学系数的计算

4.2.1 船舶领域确定水动力系数的常用方法

4.2.2 加速度系数估算方法

4.2.3 基于有限体积法的强迫运动数值模拟

4.2.4 加速度与速度一阶项系数的计算

4.2.5 速度二阶项的计算

 4.3 水静力的计算

4.3.1 方式一——符拉索夫(Flasov)曲线法

4.3.2 方式二——几何解析法

4.3.3 方式三——空间离散法

4.3.4 方式四——基于体积分数的方法

4.3.5 四种方式的对比

 4.4 推进器与转向机构的系数计算

4.4.1 推进器的系数

4.4.2 转向机构的系数

 4.5 基于波面方程的波浪力系数计算

4.5.1 平面行进波

4.5.2 随机海浪长峰波

4.5.3 随机海浪短峰波

 4.6 算例

第五章 两栖车辆水上动态性能数值模拟的可信度分析

 5.1 模型与实车试验

5.1.1 模型试验

5.1.2 实车试验

 5.2 数值模拟可信度验证

5.2.1 基于相似度的可信度验证

5.2.2 宏观量对比

5.2.3 微观量对比

 5.3 误差源分析

 5.4 数值模拟可信度改进

5.4.1 湍流模型对比

5.4.2 湍流模型参数辨识

5.4.3 网格无关性分析

第六章 两栖车辆水上动态性能的数值模拟分析

 6.1 两栖车辆快速性及影响因素分析

6.1.1 快速性分析

6.1.2 航态对快速性的影响

6.1.3 车首形状对快速性的影响

6.1.4 车尾形状对快速性的影响

6.1.5 履带的影响

6.1.6 裙板的影响

6.1.7 来流湍流度的影响

6.1.8 首尾倾角对快速性的影响

6.1.9 水翼对快速性的影响

6.1.10 车体尾部形状对推力的影响

 6.2 两栖车辆耐波性及影响因素分析

6.2.1 耐波性分析

6.2.2 航速、航向对耐波性的影响

6.2.3 波长对耐波性的影响

 6.3 两栖车辆操纵性及影响因素分析

6.3.1 操纵性分析

6.3.2 水流对操纵性的影响

6.3.3 航速对操纵性的影响

6.3.4 侧边舵位置对操纵性的影响

第七章 两栖车辆水上性能分析软件的开发

 7.1 系统功能

 7.2 系统框架

 7.3 程序开发

参考文献