潜艇内波波迹——航空猎潜的新对象

阐明航空猎潜新的标的物-潜艇自生内波组成的庞大水下锥形扰动水体及其水面映波被机载SAR探测到的可能性.并列举中国船舶科学研究中心的近期工作.     

潜艇尾迹内波的实验研究

由于潜艇噪声越来越小,非声探潜技术显得越来越重要.实际海洋中存在温度和盐度梯度,水下航行的潜艇产生的扰动和尾流的坍塌会在海洋中产生内波.由于内波存在时间较长,频率范围大,其特征难以消除,所以内波容易被检测到.本文利用直流电导率检测技术,实验研究了潜艇尾迹内波产生的特点和规律,得出了潜艇尾迹内波与分层流梯度的关系和尾迹内波随时间和空间的衰减规律.在线性分层中内波信号在Nt大约为40时还可以检测到.潜艇尾迹内波在空间上可检测到的区域接近椭圆形.实验研究表明利用直流电导率法检测水下潜艇的尾流和内波是可行的.     

源于水动力学的潜艇尾迹非声探测技术研究之进展

伯努利“水丘”、开尔文尾流、涡尾迹、内波尾迹都起源于潜艇水动力学，对于潜艇的非声探测具有重要的应用意义。本文对国内外此方面的研究与应用状况作了介绍。     

超低频雷达反演海洋内波波长和振幅

利用超低频雷达探测海洋内波是海洋内波探测的新方法,该方法使用1Hz～100Hz频段的电磁波探测海洋内波并反演得到内波振幅和波长等参数.根据超低频电磁波在海水中、海气界面和内波界面处的传播特性以及海洋内波水下结构特点,建立了超低频雷达反演海洋内波振幅、波长模型,并分析了探测的回波信号,仿真结果表明,使用超低频雷达可以反演得到内波振幅和波长.     

分层流体中潜体内波尾迹形态的初步分析

本文综合利用内波垂向结构的Sturm-Liouville方程解、内波射线理论和稳定相原理及渐进分析方法,构造出了潜艇尾迹的空间形态.结果表明,内波尾迹的平面形状在短波极限情况是有尖点的人字形波系;在长波极限情况则为钝头的波系.对三层结构,其垂向的尾迹传播路径为在内波波导区域内的折线,而对Holmboe分布模式则形如一条"摆龙".     

海洋环境对潜艇活动的影响

总结了潜艇所担负的多样化任务和在未来高科技海战中的重要地位;从海浪、海流、温度跃层、密度跃层、声场特征、海洋内波和海底地形等海洋环境的7个方面论述其对潜艇活动及艇载武器效能的利弊影响,初步探讨如何趋利避害,使"海洋环境效应"这一海战场上的第3种重要力量,成为发挥我方潜艇及艇载武器装备效能的倍增器.     

鱼雷变速对潜艇防御鱼雷时间影响分析

论文针对鱼雷变速引起的噪声变化进行分析,得到鱼雷速度与噪声之间的关系;目标潜艇通过探测鱼雷噪声对鱼雷进行定位,鱼雷噪声在一定速度下,得到相对目标潜艇的最远探测距离,论文对鱼雷速度与最远探测距离和潜艇反应时间进行了分析,并得到仿真结果.论文的分析方法对鱼雷变速过程有一定的指导意义.     

21世纪武器装备发展及其对策研究

21世纪武器装备的发展是装备信息化、定向能武器等高新技术武器的出现,从平台中心战向网络中心战发展、使用信息武器进行信息战.应采取的对策是发展无人机、无人潜器、巡航导弹和深海潜艇,对现有舰艇、飞机等进行信息化改装和改进,对定向能武器(微波武器和激构武器)、电磁炮、电热化学炮等加强基础研究,有步骤地实现三军网络化联合作战,建立反巡航导弹联合防御体系,降低平台(舰艇、飞机等)的可探测性,加速加强电子对抗设备研制,重视信息战防御和电磁兼容性.     

分层海模式中内波对潜体的作用力

以近似潜艇的细长回转体为模型,在线性分层海模式的不同水深和模态中,利用边界元方法计算了内波对潜体的一阶垂荡波浪力和一阶纵摇波浪力矩。结果表明:潜体受到内波荷载的数值与入射波的频率和模态数以及其所处的水深有关。     

国外非声探潜与隐身技术发展趋势

潜艇的非声特征包括潜艇自身的磁场特征、光学特征、雷达特征和红外特征,以及潜艇运动在周围水体中留下的"痕迹"——尾迹特征。论文从直接探测潜艇自身物理场特征和间接探测潜艇尾迹特征两个方面,对潜艇的非声特征和非声探测技术的发展进行了回顾,并分析了非声探测技术的对潜艇的威胁,展望了非声隐身技术措施及发展方向。     

两层介质中运动潜体内波的数值计算

基于势流理论,采用Hess-Smith方法,对两层介质中运动潜体内波的进行数值计算研究,得到表面波和内波波形与水深佛鲁德数、潜深之间的对应关系。并通过计算无限水深中运动椭球体引起的兴波阻力对自编程序进行验证。     

直立圆柱体内孤立波载荷特性数值模拟

以三类内孤立波理论(KdV、eKdV和MCC)的适用性条件为依据,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度作为入口条件,采用Navier-Stokes方程为流场控制方程,建立了两层流体中内孤立波对直立圆柱体强非线性作用的数值模拟方法.结果表明,数值模拟所得内孤立波波形及其振幅与相应理论和实验结果一致,并且直立圆柱体内孤立波水平力、垂向力及其力矩数值模拟结果与实验结果吻合.直立圆柱体内孤立波载荷由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,其中摩擦力很小,可以忽略;对于水平力,其波浪压差力与粘性压差力量级相当,流体粘性的影响显著;对于垂向力,粘性压差力很小,流体粘性影响可以忽略.此外,直立圆柱体对内孤立波的波形及其诱导流场的影响很小,因此采用Morison公式和傅汝德—克雷洛夫力分别计算其内孤立波水平力和垂向力是可行的.     

半潜平台内孤立波载荷特性数值模拟

以三类内孤立波理论KdV、e KdV和MCC的适用性条件为依据,采用Navier-Stokes方程为流场控制方程,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度作为入口边界条件,建立了两层流体中内孤立波对半潜平台强非线性作用的数值模拟方法。结果表明,数值模拟所得内孤立波波形及其振幅与相应理论和实验结果一致,并且在内孤立波作用下半潜平台水平力、垂向力及其力矩数值模拟结果与实验结果吻合。研究同时表明,半潜平台内孤立波载荷由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,其中摩擦力很小,可以忽略;水平力的主要成分为波浪压差力和粘性压差力,粘性压差力与波浪压差力相比较小却不可忽略,流体粘性的影响较小;垂向力中粘性压差力很小,流体粘性影响可以忽略。此外,半潜平台对内孤立波的波形及其诱导流场的影响很小,因此采用Morison和傅汝德—克雷洛夫力公式计算其内孤立波载荷是可行的。     

半潜式海洋平台的周期内波载荷分析

基于半潜式海洋平台基本结构参数和南海海洋环境条件参数,建立海洋周期内波作用下的半潜式平台内波载荷计算模型。采用解析方法,分别给出波长、波高和密度跃层位置等对周期内波载荷的影响及作用力特点,并分析了相位差的影响。对半潜式平台存在较大威胁的海洋周期内波主要是波长较长、振幅较大且密度跃层位置接近于水面的内波;密度跃层位置对平台受力影响较大,相位差对周期内波载荷的影响可以忽略。     

两层流中潜体运动与诱发内波特征关系研究

在两层流体中潜体运动会激发生成内波。文章通过编程控制潜体运动,使用动态分层法保证潜体运动时边界层不受影响,基于RANS方程多相流模型,采用求解相的体积分数方式捕捉内界面波形。潜体定常运动计算结果与实验结果相符,通过此方法,对比不同潜深下潜体诱发内波波高和波长随密度Froude数的变化特征,得到了诱发内波波高最大处的临界密度Froude数,重点研究了在临界密度Froude数处潜体加速运动和减速运动对诱发内波幅值及其波动过程的影响。     

内孤立波作用下水下潜器的载荷特性数值分析

为了研究海洋内孤立波作用下潜器的载荷特性,以RANS方程为控制方程,依据Kdv,eKdv和mKdv三类内孤立波理论计算速度入口,建立两层流体中内孤立波与水下潜器相互作用的数值模拟方法,计算分析内孤立波作用下潜器的水平力、垂向力和力矩的变化规律.结果表明,数值模拟得到的内孤立波波形及振幅与其对应理论解和文献中实验结果吻合良好.潜器的受力变化规律与内孤立波波幅、上下层水深比和潜器潜深有关.     

水下运动物体产生内波的研究进展

水下运动物体产生内波是内波动力学研究的一项重要内容,具有重要的军事应用价值。依据水下运动物体对周围层化流体扰动方式的不同,将水下运动物体产生的内波分为两类：Lee波和尾流内波。文章首先在综合Lee波产生机制的基础上,对Lee波的理论、实验和数值研究工作进行了归纳,并给出了通过这三种手段对Lee波进行研究所取得的成果。同时,对尾流塌陷内波和尾流随机内波的研究状况和研究成果进行了介绍和总结。最后,提出在推进水下运动物体产生内波的研究过程中需要关注的几个问题和相应的研究思路。     

高速排水型船舶艉浪数值计算

采用近、远域结合的方法,对高速排水型船舶在深水状态下的NPL单体船、双体船以及三体船的艉浪进行数值计算,计算与试验比较表明该方法是可行性的,初步探讨了深水条件下单体船艉浪的衰减规律。     

EMD在海洋内波研究中的应用

采用南海内波的实测资料,利用EMD方法对内波波动进行水平和垂向的分解,并由低频模态拟合函数并叠加得到了内波引起的温度波动的函数,由垂向位移得到了内波垂向模态的一种获取方法,为非线性的海洋内波研究提供了依据。