潜艇卡下潜舵时的上浮方法及其运动规律研究

发布时间：2020-05-16 20:05

【摘要】：随着现代社会日益发展,随着地表上的资源、能源日趋紧缺,海洋拥有丰富的资源,受到世界各国的关注,故二十一世纪被称作海洋的世纪。潜艇作为海上军事力量的重要组成部分,是现代海军极为重要的威慑力量,无论在当下还是未来的海事战争之中,都有着十分重要的地位。卡舵是一种潜艇的重要故障,也是潜艇的三种基本应急操纵之一。潜艇的应急上浮一般是指在水下航行的潜艇,当遭遇故障或者受攻击不能维持原有的航行状态时,主动排出全部或着部分主压载水舱内的海水,继而使得潜艇可做垂向运动直至水面的过程。该过程很可能出现较大的横、纵倾,十分危险,因此有必要对应急上浮进行分析以便于提前得到可能出现的危险状况并做出相应的措施来减少一些损失。潜艇应急上浮运动属于六自由度空间三维刚体非线性强机动运动。基于以上情况,本课题研究的目的就是得到潜艇卡下潜舵角后通过气体吹除完成紧急上浮的运动规律,给出潜艇在卡下潜舵角后紧急上浮的数值预报方法并且验证其有效性最终得到其运动规律,为潜艇的紧急上浮过程提供参考。为了确保潜艇在应急上浮过程中的安全性,准确地预报潜艇上浮过程中的运动特性是十分必要且具有工程价值的。具体的研究内容有:首先,完成了对应急上浮过程六自由度空间运动潜艇的模型建立,并且依据其应急上浮运动过程的特点,设计并完成了不同工况下潜体水下应急上浮试验。并对水池试验的数据进行一定的处理分析。其次,依据潜体应急上浮运动问题的特点,研究制定一套适用的数值模拟方法,包括基于RANS的控制方程、基于流体体积函数法(VOF)的自由液面处理技术、求解压力耦合方程组的半隐式方法(SIMPLE)、选用SST k-w湍流模型、重叠网格技术、计算域网格的划分、边界条件的设置等等。应用选取的数值计算方法对潜体应急上浮运动进行数值模拟,对数值模拟的数据结果进行一定的分析,并将数值计算结果与水池试验结果相对比,验证了潜体应急上浮数值计算理论的可行性。最后,采用已验证的可行的数值计算方法,预报了潜体在更多工况下的应急上浮过程的运动,并给出相应的规律,分析了不同因素对潜体应急上浮过程的水动力性能影响。给出潜艇在卡下潜舵时的应急上浮过程的规律,给出潜艇可以参考的应急上浮方案。
【图文】：

重叠网格生成示意图

重叠网格示意图
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U674.76

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本文编号：2667245