潜艇尾流空间演化及流场特性仿真分析
发布时间：2021-04-08 13:05
潜艇周围流场特征会影响潜艇的机动性能,潜艇远场尾流作为探测目标影响其隐身性能,因此对潜艇近远场的流场特征研究有重要意义。目前国际上有标准的SUBOFF潜艇模型,对其建立了详细的试验数据库,因此本文将利用CFD技术对全附体SUBOFF模型的尾流空间演化及流场特征进行数值研究。首先,利用RANS对直航运动状态下的潜艇流场进行计算,将计算结果与试验结果对比,吻合度较高,验证了本文计算方法的准确性。接下来研究潜艇直航运动航速不同时,近场的流场特征以及远场的尾流演化。对于近场,主要分析潜艇表面压力、速度分布以及涡核区域,远场则关注尾流中涡流的演化。结果表明,直航运动时,潜艇的迎流处产生高压,指挥台围壳和尾翼顶端出现梢涡,指挥台和艇体连接处形成马蹄涡,尾流中存在五对旋涡,在尾流的演化过程中,旋涡会向四周扩散,旋涡强度降低。潜艇航速的增加会导致流场中旋涡的强度增加。其次,研究潜艇在操纵运动时近场的流动特征以及远场的尾流演化。选取不同角度的偏航运动和仰俯运动,分析其流场特征变化。操纵运动时,潜艇表面迎流侧的压力要高于背流侧,潜艇的主艇体附近由于流动分离产生旋涡。操纵运动时,尾流中旋涡强度要远远高于直航...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
潜艇模型示意图
16图 2-5 计算域示意图好的计算域基础上，要进行网格的划分。网格划分的质量好坏直接影响性和收敛性，因此在 CFD 计算中网格的划分具有非常重要的地位。目格有三种，结构化网格、非结构化网格和混合网格。对于三维模型，结六面体网格，它的优点是网格在空间上排列规范，网格生成的质量易于量小。结构化网格的最典型缺点是适用范围窄，对于曲率过大或者存在生成的网格质量低，可能导致计算不收敛。非结构化网格能够很好的解复杂的模型，但其缺点是相对于结构化网格，需要占用更多的计算资源计算域中同时有结构化和非结构化两种网格，在网格交界面处合并节据传递。混合网格兼具两种网格的优点，在几何机构复杂的地方采用非格，在几个结构简单的地方使用结构化的网格，既可以降低计算量又可适用性。
图 2-6 潜艇表面网格示意图图 2-7 计算域网格示意图艇表面网格结构如图 2-6 所示，计算域网格结构如图 2-7 所示。本文网格的计算精度更高，收敛性更好的六面体结构化网格，由于潜艇尾翼部分结难对潜艇采用整体划分网格技术，因此采用分块划分网格，将整个计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RANS的suboff尾迹特征数值预报[J]. 孟庆杰,彭亮,邓海华. 舰船科学技术. 2018(19)
[2]基于涡流导引的潜射鱼雷反潜命中效能分析[J]. 武宁,穆连运,李伟. 舰船电子工程. 2017(02)
[3]潜艇近水面航行兴波特征研究[J]. 邱云明,邓锐. 舰船科学技术. 2016(23)
[4]流线型潜体首型对纵倾斜流涡结构的影响数值模拟（英文）[J]. Saeed Abedi,Ali Akbar Dehghan,Ali Saeidinezhad,Mojtaba Dehghan Manshadi. Journal of Marine Science and Application. 2016(01)
[5]全附体潜艇模型回转运动流场数值模拟[J]. 曹留帅,朱军,黄昆仑,葛义军,王智宇. 海军工程大学学报. 2015(04)
[6]Y+值对潜艇流场大涡模拟计算精度的影响[J]. 王超,郑小龙,李亮,艾子涛. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(04)
[7]国外非声探潜与隐身技术发展趋势[J]. 师于杰,任海刚. 舰船电子工程. 2015(01)
[8]潜艇旋臂回转试验数值模拟[J]. 肖昌润,刘瑞杰,许可,刘洋,徐亚运. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2014(04)
[9]基于潜艇模型尾流湍流强度和耗散率的CFD模拟[J]. 赵鹏伟,卢晓平,孙玉明. 中国舰船研究. 2014(03)
[10]用雷诺应力模型预报不同雷诺数下的潜艇绕流[J]. 张楠,沈泓萃,姚惠之. 船舶力学. 2009(05)
硕士论文
[1]分层流中潜体运动对内波及表层流场影响研究[D]. 段菲.哈尔滨工程大学 2016
[2]潜艇操纵运动水动力数值研究[D]. 刘帅.上海交通大学 2011
[3]全附体潜艇的流场和流噪声的数值研究[D]. 卢云涛.上海交通大学 2008
[4]分层流体中运动潜体兴波特性的数值计算研究[D]. 金建明.武汉理工大学 2007
[5]粘性分层流中水下航行体尾迹在随机海面中的表现特征研究[D]. 罗恒.上海交通大学 2007
[6]近水面航行潜体若干水动力的数值模拟[D]. 李佳.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3125609
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
潜艇模型示意图
16图 2-5 计算域示意图好的计算域基础上，要进行网格的划分。网格划分的质量好坏直接影响性和收敛性，因此在 CFD 计算中网格的划分具有非常重要的地位。目格有三种，结构化网格、非结构化网格和混合网格。对于三维模型，结六面体网格，它的优点是网格在空间上排列规范，网格生成的质量易于量小。结构化网格的最典型缺点是适用范围窄，对于曲率过大或者存在生成的网格质量低，可能导致计算不收敛。非结构化网格能够很好的解复杂的模型，但其缺点是相对于结构化网格，需要占用更多的计算资源计算域中同时有结构化和非结构化两种网格，在网格交界面处合并节据传递。混合网格兼具两种网格的优点，在几何机构复杂的地方采用非格，在几个结构简单的地方使用结构化的网格，既可以降低计算量又可适用性。
图 2-6 潜艇表面网格示意图图 2-7 计算域网格示意图艇表面网格结构如图 2-6 所示，计算域网格结构如图 2-7 所示。本文网格的计算精度更高，收敛性更好的六面体结构化网格，由于潜艇尾翼部分结难对潜艇采用整体划分网格技术，因此采用分块划分网格，将整个计算
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RANS的suboff尾迹特征数值预报[J]. 孟庆杰,彭亮,邓海华. 舰船科学技术. 2018(19)
[2]基于涡流导引的潜射鱼雷反潜命中效能分析[J]. 武宁,穆连运,李伟. 舰船电子工程. 2017(02)
[3]潜艇近水面航行兴波特征研究[J]. 邱云明,邓锐. 舰船科学技术. 2016(23)
[4]流线型潜体首型对纵倾斜流涡结构的影响数值模拟（英文）[J]. Saeed Abedi,Ali Akbar Dehghan,Ali Saeidinezhad,Mojtaba Dehghan Manshadi. Journal of Marine Science and Application. 2016(01)
[5]全附体潜艇模型回转运动流场数值模拟[J]. 曹留帅,朱军,黄昆仑,葛义军,王智宇. 海军工程大学学报. 2015(04)
[6]Y+值对潜艇流场大涡模拟计算精度的影响[J]. 王超,郑小龙,李亮,艾子涛. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(04)
[7]国外非声探潜与隐身技术发展趋势[J]. 师于杰,任海刚. 舰船电子工程. 2015(01)
[8]潜艇旋臂回转试验数值模拟[J]. 肖昌润,刘瑞杰,许可,刘洋,徐亚运. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2014(04)
[9]基于潜艇模型尾流湍流强度和耗散率的CFD模拟[J]. 赵鹏伟,卢晓平,孙玉明. 中国舰船研究. 2014(03)
[10]用雷诺应力模型预报不同雷诺数下的潜艇绕流[J]. 张楠,沈泓萃,姚惠之. 船舶力学. 2009(05)
硕士论文
[1]分层流中潜体运动对内波及表层流场影响研究[D]. 段菲.哈尔滨工程大学 2016
[2]潜艇操纵运动水动力数值研究[D]. 刘帅.上海交通大学 2011
[3]全附体潜艇的流场和流噪声的数值研究[D]. 卢云涛.上海交通大学 2008
[4]分层流体中运动潜体兴波特性的数值计算研究[D]. 金建明.武汉理工大学 2007
[5]粘性分层流中水下航行体尾迹在随机海面中的表现特征研究[D]. 罗恒.上海交通大学 2007
[6]近水面航行潜体若干水动力的数值模拟[D]. 李佳.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3125609
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