潜艇近水面航行尾流空间演化分析

发布时间：2023-12-03 19:42

　　随着潜艇降噪技术的发展,需要发展新的反潜技术才能保证对潜艇的探测能力,利用SAR(合成孔径雷达)和卫星能够发现潜艇在近水面航行时产生的kelvin波,因此潜艇尾流的特征研究对新的反潜技术发展有着重要意义。本文利用国际上的标准SUBOFF潜艇模型进行计算,研究不同情况下潜艇表面波以及艇后尾流的发展。首先利用重叠网格实现潜艇在流域中运动,在进口处加上造波模型模拟潜艇在海浪场中航行,改变波浪的波高以及波长,观察潜自由表面波形的变化。结果表明潜艇在有限大的海浪区域中航行时,潜艇上方仍能看到kelvin波,但是传播范围受到了较大的限制,海浪的波形几乎不可见。潜艇运动过程艇身因为水的驻流以及水力损失产生较大的压力变化,导致周围海浪的压力场受到较大的影响,造成海浪波形的的消失。其次考虑到海洋中普遍存在的密度分层现象,将密度分层简化为强分层模型进行计算。分别改变流域进口处的速度,分层流体的密度比以及分层流体的深度比,分析海况的变化对内波的影响。结果表明在进口流速改变的情况下自由表面的kelvin波从横波转化为散波,波长随着航速的增加而增大,内波波形在随着航速的增加逐渐稳定。在下层密度增大的情况下潜艇对...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景与意义
    1.2 国内外关于潜艇的研究现状
    1.3 本文的研究内容
第2章 潜艇尾流场数值计算方法
    2.1 控制方程
    2.2 湍流模型
    2.3 VOF模型
    2.4 模型建立与网格划分
    2.5 网格无关性验证
    2.6 本章小结
第3章 潜艇尾流的海面映波及海浪调制
    3.1 重叠网格设置与波浪理论
        3.1.1 重叠网格介绍与计算设置
        3.1.2 波浪理论
    3.2 波浪中的表面波分析
        3.2.1 0.1m波高的海浪中航行表面波
        3.2.2 0.2m波高的海浪中航行表面波
        3.2.3 0.3m波高的海浪中航行表面波
    3.3 潜艇航行对压力场的影响
    3.4 本章小结
第4章 潜艇尾流的内波及结构分析
    4.1 网格划分与计算设置
    4.2 密度分层对表面波的影响
        4.2.1 表面波波形的影响
        4.2.2 分层流体的尾流分析
    4.3 航速对流场的影响分析
        4.3.1 自由表面波的变化分析
        4.3.2 内波的波形分析
        4.3.3 航速对尾流中的涡影响分析
    4.4 变密度比对内波的影响
    4.5 改变深度比对内波的影响
    4.6 本章小结
第5章 操纵运动下潜艇尾流的海面映波
    5.1 模型网格与计算设置
    5.2 潜艇俯仰情况下的表面波
    5.3 潜艇近流场分析
        5.3.1 艇身附近速度分布
        5.3.2 艇身压力分布
    5.4 潜艇俯仰航行尾流场分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3870256