核动力潜艇热尾流红外辐射特性研究

发布时间：2024-05-13 06:25

　　核潜艇水下航行过程中,由于需要冷却动力装置会向海洋中排放大量的冷却水,从而引起周围海水温度发生变化而形成热尾流。在浮升力作用下热尾流逐渐上浮至海面,引起海面温度分布发生变化。通过分析海面红外特征,理论上可以获得潜艇型号、方位等重要信息,从而实现对潜艇的跟踪定位与打击。研究潜艇热尾流浮升规律具有重要军事意义。本文基于动网格技术研究潜艇水下航行过程,分别采用单相流模型与VOF模型对潜艇热尾流浮升过程进行了仿真。研究获得了潜艇热尾流的浮升、扩散规律及其水面温度分布与红外识别特征。分析了海水-大气交界面、海面空气流动及潜艇不同冷却水排放方案对研究结果的影响。在此基础上,基于开源CFD软件OpenFOAM开发了专门求解器,对潜艇热尾流进行仿真研究,分析不同求解软件求解差异。最后,设计实验水池并开展热尾流水下浮升过程及水面红外特征测量研究,对本文采用的数值仿真方法以及获得的研究结果的可靠性进行验证。研究表明,1.热尾流从潜艇尾部排出后会经历近尾流段、过渡段、远尾流段三个阶段,最终在水面形成近似水滴形的温度异常区域轮廓;当水面温差ΔT>0.06K,热尾流具有较为明显红外识别轮廓,在8-12μm...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-2计算模型三部分网格划分图

对每部分分别进行网格划分，最后进行网格组装。图2-2与图2-3分别为三部分网格划分图以及组装完成后的网格局部截图。为准确捕捉气液交界面，提高计算精度，在进行网格划分时对气液交界面处及潜艇周围网格进行了局部加密处理。a.潜艇前部b.潜艇尾部c.环境水体部分图2-2计算....

图2-3局部网格示意图

图2-3局部网格示意图网格划分质量对数值仿真求解结果的精度有着重要的影响。根据模拟经验，数值模拟要求网格的雅可比矩阵质量不能低于0.2，纵横比不能大于100，角度不小于18°。为保证本文模拟结果的精准性，本文仿真计算中所有网格的雅可比矩阵质量均大于0.4，角度质量均大....

图2-10水面温度异常区红外图像

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文通过仿真分析，研究获得了热尾流引起的水面温度分布特C语言编程建立海水表面的红外辐射模型，模拟计算出红（3~5μm、8~12μm）海面温度异常区辐射亮度，分析其红与扩展规律，建立潜艇、海水、大气环境等因素对海面红潜艇红外检测提供研究基础。0所示为....

图2-16VOF法热尾流水面红外图像

b.8-12μm图2-16VOF法热尾流水面红外图像16为VOF法中热尾流引起的水面温度异常区在3-5μm及8别图。可以看出，热尾流依然具有较好的红外识别性。排水方案热尾流仿真正常航行时，其冷却水出口速度与温度应满足关系式：1p10QvcsTT....

本文编号：3972516