超高速鱼雷通气系统内流场CFD分析

为研究超高速鱼雷（UHST）通气系统内流场的参数分布特性及其流量比例分配的实现方法,基于可压缩气-水混合物多相流模型,应用商用计算流体力学（CFD）软件FLUENT对流场进行了数值模拟。使用2D轴对称网格模型进行计算,获得了超高速鱼雷通气系统内流场的气相体积分数、压力、温度和马赫数分布云图,给出了不同位置通气流量按比例分配的通气孔尺寸设计建议。仿真结果已用于指导UHST通气系统设计,试验结果表明,设计结果良好,达到了预期目标。     

基于Fluent/Simulink的水下发射系统发射阀流场数值仿真

发射阀是水下鱼雷发射系统的重要部件,其流量特性决定了鱼雷发射内弹道及相关的发射系统瞬态特性。为研究发射阀内部流场规律,提出了基于可压缩流体力学控制方程描述发射阀处流体流动和1D常微分方程描述气瓶与气缸热力学特性,采用商用计算流体力学软件FLUENT和1D仿真软件Simulink联合仿真的方法对发射阀的内部流场进行了数值模拟。由数值计算得到的发射阀质量流率与解析结果具有很好的一致性,从1个侧面验证了计算流体动力学（CFD）模型的正确性。所获得的数值模拟结果可为进一步研究水下鱼雷发射气动系统的流致振动与气动噪声等特性提供参考。     

基于ANSYSCFX的鱼雷涡轮机通流流场及性能计算方法

运用计算流体力学（CFD）软件ANSYSCFX对鱼雷涡轮机通流部分流场及性能进行了数值计算,介绍了CFD技术应用到鱼雷燃气涡轮机通流设计中的一般步骤,旨在提供一种燃气涡轮机通流部分流场及性能的预测方法,探索CFD技术在鱼雷燃气涡轮机动力系统设计中的应用途径。研究结果表明,利用CFD技术计算鱼雷燃气涡轮机通流流场,预测通流气动性能与试验数据吻合较好。本文的研究成果对鱼雷涡轮机工程研制具有一定的参考价值。     

基于CFD 理论的战略大飞机的气动特性数值模拟

为对概念设计战略大飞机且加装预警雷达天线的气动特性进行对比,采用CATIA软件,设计一种战略大飞机的3D几何模型.基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术,空气流场的湍流模型采用标准的k-ε方程,流体力学控制理论则采用3维N-S方程.经Fluent软件数值模拟,得出战略大飞机的压力系数云图、速度等值面图和升阻特性,并计算在平飞时飞机的质量和需用推力.结果表明,该研究能对大飞机总体设计提供参考依据和技术支撑.     

基于计算流体力学的武器水下发射过程仿真

为研究武器水下发射流场特征及武器在发射过程中表面的压力变化,基于雷诺平均纳维斯托克斯方程和k-ε湍流模型,运用商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对武器发射过程的流场进行了数值模拟,采用2D轴对称模型,由试验测量拟合得到入口压力边界条件,运用动网格技术处理武器在发射管内的运动,在此基础上得到了发射流场特征及武器表面所受压力的变化规律,与发射试验所获的武器运动速度与位移的实测数据作对比表明,仿真结果与试验结果具有良好的一致性,因此其数值仿真结果可为武器与发射管的优化设计提供参考.     

鱼雷入水段弹道研究

鱼雷初始弹道是鱼雷全弹道中最复杂、难度最大的弹道段之一，而入水弹道则是典型的初始弹道段。初始弹道理论研究的主要手段是仿真，本文结合入水空化实验、建立了局部空化流场的数值计算模型、空化流体动力计算模型和空泡段弹道数学模型。在此基础上。利用鱼雷空泡段弹道仿真软件，对复杂入水条件下的鱼雷空泡段弹道进行了仿真。     

全附体潜艇流噪声数值计算

运用计算流体力学(CFD)和边界元(BEM)相结合的方法,预报全附体潜艇流噪声,得到特征点的总声级和潜艇声场指向性分布规律。首先建立具有全部附体潜艇的几何模型并对流场计算域进行全结构化网格空间离散,然后采用雷诺时均方法(RANS)计算潜艇定常流体特性,得到的艇体阻力和压力系数与文献提供试验值吻合良好。再以流场定常计算结果为初值,计算潜艇非定常流动特性,得到声偶极源项,作为边界元求解辐射声场的输入量。声场计算通过在频域中求解福茨.威廉姆-霍金斯方程(FW-H)方程来完成。计算得到了潜艇表面的辐射声源强度分布,验证了流动转捩区是主要的发声部位,并分析了不同频率下声指向性的变化规律。计算所得结果与一般声学规律较为吻合。     

头支撑下空化器外形对通气超空泡的影响

目前,空化器外形对超空泡形态的影响研究都是在空化器前的流场未被干扰时进行的,当水洞试验因采用头部支撑方式而影响了空化器前的流场时,通气超空泡形态随空化器外形的变化规律尚不明确。本文应用计算流体力学(CFD)仿真软件FLUENT,参照头支撑下通气超空泡生成的试验模型,建立了随空化器直径、连接杆直径和空化器锥角变化的仿真模型。在通气量一定的情况下,通气超空泡的长度和长径比随头支撑连接杆的增大而增大,随空化器直径的增大而减小,随空化器锥角的减小而增大,并深入研究了空化器外形对空泡尺寸的影响规律,为水洞超空泡试验在头支撑方式下空化器外形的设计提供参考。     

液压平衡式水下鱼雷发射系统活塞缓冲特性数值仿真

为研究水下鱼雷发射系统水缸活塞缓冲阶段对系统造成的冲击振动影响,采用计算流体力学(CFD)仿真对其缓冲机构特性进行研究.仿真中采用一维仿真与CFD仿真相结合的方法.气瓶与气缸热力学模型、活塞及鱼雷动力学模型均用一维常微分方程(ODE)描述,采用四阶龙格库塔法求解;包括水缸、发射水舱和发射管的整个海水区域的流体流动采用C...     

CFD方法在刺激剂扩散模拟中的有效性验证

基于计算流体力学（CFD）方法，对某型刺激剂在平坦开阔地区的扩散进行模拟，并与实验结果进行对比，从而验证了CFD方法对于模拟刺激剂在各种风速条件下扩散的有效性，为其在复杂地形环境中的模拟奠定理论基础。     

欧洲反鱼雷鱼雷研发展望

介绍了德国研发中的“梭鱼”轻型超空泡反鱼雷鱼雷以及法国提出的重型反鱼雷鱼雷的总体概念、技术特点和部分试验结果，分析了它们产生的背景和意义。“梭鱼”鱼雷采用开式超空泡，头部锥形空化器、控制舵和自导头集成为一体，在已进行的单项试验中，速度达到240kn，可进行机动，自导发现重型鱼雷距离大于200m。仿真结果表明，“梭鱼”鱼雷可为舰艇提供效果显著的近程拦截能力。法国DCN公司基于增加战斗部威力的目的，将研究重点放在了重型反鱼雷鱼雷上。设计了3种威胁想定：反潜机在0．5—3km距离内空投轻型鱼雷，水面舰艇在3—6km距离内发射轻型鱼雷，潜艇在4—10km距离内发射重型线导鱼雷，并对其进行了仿真试验。对DCN通过仿真所得出的不同报警距离的拦截成功率、鱼雷空间交汇时间概率分布、最小交汇距离概率分布以及拦截距离概率分布等仿真结果进行了综合分析。     

法国尾流自导仿真和对抗研究评述

为了开发尾流自导及其对抗技术，法国DCN船舶制造集团公司已对舰船尾流进行了15年的研究。该文介绍了他们在水面舰船尾流建模、海上实验和测量研究以及尾流自导鱼雷模拟和对抗等方面的研究概况。基于对尾流4种形式：泡沫尾流、波浪尾流、压力尾流以及速度尾流的认识，采用了简化的尾流空间几何模型，模型中考虑了海况对尾流形态的影响，其仿真软件综合考虑了多艘舰船在尾流中的交叉穿越，尾流参变模型的深度和宽度随时间、速度和船型的变化以及鱼雷自导头采用多波束等因素。比较分析了目前采用的一些对抗方法的优劣，提出了硬摧毁是未来对抗尾流自导鱼雷的主要途径。     

鱼雷涡轮机斜切喷管内流场数值模拟

基于求解雷诺平均的Navier—Stokes方程组,对鱼雷燃气涡轮机斜切喷管内流场进行了数值模拟计算,研究了斜切喷管气动特性随膨胀比的变化关系。数值模拟结果表明,该文所使用的数值模拟方法能够较好地捕捉斜切喷管内部存在的各种复杂流动结构,合理地预测了斜切喷管内部流场随膨胀比的变化趋势;喷管处于膨胀过度状态时,喷管出口会出现激波,造成激波损失,激波与边界层干涉,使得流动损失进一步增大,引起喷管气动性能的迅速恶化,设计时应尽量避免;对于既定尺寸的喷管,膨胀比大于临界流量膨胀比时,通过喷管的燃气流量保持最大流量不变。     

头部外形对无人机气动/隐身性能影响

为研究头部形状对无人机气动/隐身性能的影响,建立了头部外形改进前后的分析模型。基于FLUENT和物理光学法,研究了不同状态下的气动/隐身性能影响,提出气动性能影响分析的相对变化率概念。结果表明,头部外形改进可明显提高无人机气动性能,迎角4°时,升力系数相对增加率、阻力系数相对减小率、升阻比相对增加率分别为0.2258%,5.505%,6.065%;头部外形改进后,机身下方具有更大面积的高压区而其头部高压区相对较小,增加了升力,减小了阻力;头部外形改进对散射曲线分布影响不大,前向角域RCS曲线向内收缩较大,隐身性能提高,头部外形改进在频率和俯仰角变化时均有隐身性能提升效果,频率增加时,前向角域降低幅值最大可达6.6370 dB,俯仰角变化时可达11.4577 dB;头部外形曲面融合技术可有效提高无人机气动/隐身性能。     

鱼雷头部形状对入水影响的数值模拟研究

空投鱼雷的头部形状不仅影响其在空中和入水后的弹道,而且所受到的入水冲击载荷有很大的差别.为了研究鱼雷头部形状对入水的影响作用,文中利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟技术建立了鱼雷入水的有限元模型,并通过对三种不同头部形状的鱼雷入水过程的数值模拟,得到了不同头型的鱼雷垂直入水的压力响应曲线和速度响应曲线,在进行比较分析后讨论了头部形状对入水的影响规律.     

柴油机喷孔内空化过程及影响参数的试验研究

柴油喷油器内部燃油的高速流动易导致喷孔内部出现空化,影响燃油的流通,因此研究喷孔内燃油空化过程具有重要的意义。在比例放大透明喷孔可视化试验台架上,完成了不同进出口压力下的喷孔流动特性试验,研究了喷孔内的空化规律和对喷孔内流率特性的影响。试验结果表明：当固定入口压力时,随着出口压力的降低,在无空化阶段,流量系数基本不变;当出现空化进入空化发展阶段,空化增强并向出口方向发展,质量流率继续增加,流量系数有所下降;在空化饱和阶段,质量流率不再增加,流量系数加速降低;喷孔的入口压力不影响空化初生和空化饱和对应的临界空化数;喷孔直径不影响空化初生点,但影响空化饱和点,喷孔直径越大,越难达到空化饱和,对应的临界空化数越小;喷孔长度影响空化初生点和空化饱和点,喷孔长度越长,越难发生空化,也越难达到空化饱和,对应的空化初生和空化饱和的临界空化数越小。     

Al/AgO电池鱼雷发射管内强制对流耦合传热数值模拟

为分析鱼雷发射失效后Al/AgO电池在发射管中的热安全性,基于计算流体力学方法,应用计算流体力学软件FLUENT,对鱼雷发射失效后Al/AgO一次电池激活情况下管内强制对流耦合传热进行了数值模拟。考虑了电解液与鱼雷壳体、鱼雷壳体与发射管内海水的对流耦合换热,得到了电解液的温度变化规律以及鱼雷壳体和发射管体上的温度分布规律。仿真结果表明,电池内温度随时间的变化逐渐升高,其最高温度可达107．5℃。     

基于ALE方法的弹性圆柱壳入水时的流固耦合模拟

为了获得头型及材料弹性对圆柱壳入水过程中头部变形、压力分布、入水空泡形态及入水运动状态的影响,采用ALE方法,基于有限元软件ANSYS\LS-DYNA,对平头、120°锥角、90°锥角弹性圆柱壳的入水过程进行了数值模拟,对平头弹性圆柱实体和平头刚性圆柱壳进行计算,并对模拟结果进行对比。结果表明:入水过程中空泡直径随着锥角的增大而增大,锥角越大,圆柱壳上表面的变形越大,最大变形出现的时间越早:平头弹性圆柱壳在0.1 ms时出现最大变形0.84 mm,120°锥角弹性圆柱壳在0.3 ms时出现最大变形0.54 mm,90°锥角弹性圆柱壳在0.5 ms时出现最大变形0.43 mm; 下表面受到的压力越大,圆柱壳的速度衰减越快; 平头圆柱壳下表面的变形与振动频率大于上表面; 上表面的变形是由惯性引起的,下表面的变形是由流体冲击力引起的。