沙丘形围壳对潜艇流场影响的数值模拟

以SUBOFF模型为例,针对其围壳形状进行沙丘化改进,采用CFD数值计算方法对比了2种不同沙丘形围壳与母型围壳的阻力和尾部伴流分布情况,初步提出了潜艇指挥室围壳优化方案;计算结果表明：对于指挥室围壳阻力,方案1与方案2围壳较母型围壳的减阻率均能达到33％左右;对于潜艇总阻力,方案1与方案2的潜艇总阻力较母型潜艇减阻率均能达到3．5％左右;在较低进流速度下,方案2的减阻率要略高于方案1;在较高流速下,方案1在桨盘面处流场的均匀性较好于母型和方案2;针对沙丘形围壳对阻力和尾部伴流场的影响进行了初步探索,验证了可以通过改变围壳形状达到减阻和均匀尾流场的目的,为指挥室围壳形状优化提供了新的思路。     

密度分层流中浅航艇兴波尾迹分析

为研究由密度差引起的分层流对浅航艇兴波尾迹特性的影响。基于RANS方程,采用Realizable k-ε湍流模型,结合用户自定义函数(UDF)方法建立了用于密度分层流中潜艇兴波尾迹特性分析的多相流CFD模型。采用此模型针对SUBOFF全附体潜艇在密度分层流中不同位置处以不同航速(低速、中速、高速)浅层航行时的水动力性能开展了模拟,分析了航速、航行位置、密度分层等参数对潜艇在各交界面处兴波尾迹以及水质点速度分布特性的影响。研究结果表明:潜艇航速越高,并且距交界面越近,在各交界面上的兴波将越剧烈,尾迹越明显,尤其在中速阶段,潜艇将激起较大的兴波;自由液面与内波面兴波波形区别较大,主要表现为自由液面处兴波前端为波峰而内波面处兴波前端为波谷;内交界面处兴波对各参数的敏感度较自由液面的要低。本数值模型具有较高精度,可为密度分层流中航行潜艇兴波尾迹特征分析提供一种有效的手段;模型给出了潜航艇在不同工况下的航行特征,可为密度分层流中潜艇规避策略的选取提供参考依据。     

深水密度层航行潜艇兴波尾迹分析

为研究不同航行参数对深水密度层航行潜艇兴波尾迹特性的影响,基于黏流理论,通过用户自定义函数方式给定各项流体层分布,建立用于密度分层流中水下潜体水动力特性模拟的多相流数值模型。对在深水密度层即内波交界面以下以不同航速、下潜深度航行的SUBOFF潜艇兴波尾迹特性进行数值仿真,并对波切线、水质点速度分布、兴波分布等结果进行分析讨论。研究结果表明:航速对深水密度层航行潜艇兴波尾迹的影响较大,在Fr为0.6附近的中速阶段,潜艇首、尾兴波尾迹最为明显;潜艇下潜深度主要影响自由液面及内交界面处的兴波波幅;与浅水密度层航行潜艇兴波尾迹相比,深水密度层航行潜艇产生的自由面尾迹特征相似,但内波面尾迹会明显不同;交界面上的水质点速度分布随各航行参数的变化与兴波尾迹的变化具有一致性。揭示潜艇在深水密度层这一特殊位置处航行时的兴波尾迹特征,可丰富不同位置处航行潜艇水动力特征分析的手段,并为潜艇的非声探测提供参考。