摘要：操纵性是现代潜艇最重要的总体性能之一.研究潜艇的操纵性,需要对潜艇的操纵运动进行预报,因此求得所有的水动力导数值成为操纵性理论分析的前提.利用CFD技术和动网格技术数值模拟小振幅平面运动机构试验,求解了椭球体的水动力导数,并将加速度系数与理论值相比较.流场的求解基于RANS方程和RNGkEpsilon湍流模型,动网格的处理采用Hrvoje Jasak和Zeljko Tukovic的方法,压力和速度的耦合采用PIMPLE方法解耦.流场的控制方程采用有限体积法离散且分离式求解,网格运动的控制方程采用有限元方法离散,网格的分裂采用体和面同时分裂法.结果表明该方法是可行的,从而为潜艇操纵性的理论预报做出一些有益的探讨.

摘要：基于计算流体力学(CFD)理论,采用重叠网格方法,利用Fluent以DARPPA SUBOFF AFF-1模型为对象研究了潜深对近水面潜体与自由液面耦合作用的影响.首先开展了网格收敛性验证并对SUBOFF模型在无限水域及潜深h为1.1D(D为艇体最大直径)、2.2D、3.3D下的流场进行了计算,将阻力结果与试验数据对比,验证了文中数值方法的准确性.之后对潜器潜深h从0.5D增大到3.3D、无量纲速度Fn=0.205、0.359、0.512时的流场开展了数值计算,得到了潜深对潜体水动力参数及自由液面兴波的影响规律.结果表明:随着潜深h从0.5D增大到3.3D,高速航行时总阻力先增大后减小,中、低速航行时总阻力先减小后增大再减小;升力、俯仰力矩绝对值、液面升高总体呈先增大后减小的趋势.研究结果可为水下潜器近自由液面运动及小水线面双体船设计提供参考.

摘要：为了探究潜体流水孔流噪声特性,以带流水孔的潜体作为研究对象,基于大涡模拟湍流模型和FW-H声学模型,利用STAR-CCM+软件开展数值模拟,在验证仿真精度满足要求的基础上,探究了流水孔孔颈偏角对流噪声的影响。结果表明:在低频范围内(0~150 Hz),孔颈偏角的角度越小,远场辐射流噪声声压级就越小,15°偏角相较于90°偏角在监测点处的一阶声压级降低了0.13 dB,二阶声压级降低了21.24 dB;在中高频范围内(150~5 000 Hz),孔颈偏角为45°时流水孔的辐射噪声最小;孔颈偏角越小,开口处的边界层分离和剪切层的自持震荡越少,分离涡的法向成分减少,且流水孔下游的流体波动越小。该研究结论对潜体流水孔结构优化及低噪声设计具有一定的指导意义。

摘要：内孤立波广泛存在于实际海洋中,由于其诱导的水平流速大,对海洋结构物水动力性能的影响不可忽视.近年来,针对内孤立波对浮式海洋结构物作用的载荷理论逐步完善,但对于内孤立波与潜体的作用特性有待进一步研究.文中将Morison公式和Froude-Krylov公式相结合,建立了内孤立波作用下水下潜体载荷的一种简化理论模型.基于流体体积(volume of fluid,VOF)方法,结合3类内孤立波理论模型,设计速度入口函数,开展内孤立波与水下潜体相互作用数值模拟研究,结合文献中的模型实验结果,对数值模拟方法的可靠性进行了验证.通过系列CFD模拟,结合水下潜体内孤立波载荷简化理论模型,获得了内孤立波作用下潜体模型拖曳力及惯性力系数的拟合公式.该简化理论模型对研究内孤立波作用下水下潜体的载荷特性具有一定的参考价值.

摘要：文章在时域中采用直接边界元的方法计算模拟了以稳定航速运动的近水面潜体全非线性兴波现象。从格林定理出发,在边界面上布置Rankine源和偶极子,采用时间步进的方法计算模拟潜体近自由面运动的兴波现象。每个时步自由面上的势和节点位置采用全非线性拉格朗日自由面边界条件求解,重新生成自由面网格准备下一个时步计算的初始条件。文中给出了数值计算的结果并与试验和线性计算的结果相比,证实了该方法是可靠的,并可以利用该方法建立数值波浪水池。