数值模拟不同艉翼型式在相应位置的潜艇尾流场

本文通过改变艉翼的型式及布置位置，对SUBOFF潜艇模型的尾流场进行了数值模拟计算。采用k—ω湍流模型，经求解RANS方程分别得到十字形艉翼、X形艉翼及其不同布置位置下的尾流场分布。通过对计算结果的比较，分析了艉翼型式及布置位置对潜艇尾流场的影响。     

CFD在潜艇操纵性水动力工程预报中的应用研究

潜艇操纵性的设计预报基础是潜艇操纵性水动力的预报.基于潜艇线型几何参数的工程实用预报方法,在潜艇操纵性方案选型和水动力布局优化设计中显得尤为重要.本文探讨CFD在潜艇操纵性水动力预报方面的应用能力和预报精度,并应用七参数线型模型、采用均匀设计试验方法,设计了一个系列28条潜艇主体类水滴型模型,通过数值模型试验和回归分析,提出了潜艇主体操纵性水动力的估算公式,具有良好的应用前景.     

现代控制论与潜艇的控制增稳

本文从现代控制论出发，论证了可以减小按古典操纵要求的稳定性理论设计而得的大而笨的潜艇尾翼。论证了小稳定翼的潜艇，通过控制手段增加稳定性和消除逆速的可能性，模拟试验证明，控制稳定性优于自然稳定性。     

水下航行体降噪艉翼填角的数值模拟与试验研究

为降低水下航行体噪声,研究了艉翼填角的降噪效果。分析了水下航行体艉翼接合部马蹄涡影响螺旋桨伴流场的特征,认为马蹄涡对水下航行体噪声产生了不利影响。针对某无人水下航行体(UUV)设计了一种艉翼填角,运用CFD方法对该艉翼填角优化螺旋桨伴流场的效果进行了数值模拟,结果显示伴流场轴向速度的周向不均匀度系数下降35%-62%。将艉翼填角应用于该UUV,开展航行辐射噪声测量试验,结果显示艉翼填角使UUV航行噪声总声源级降低3.4 d B,尤其对低频噪声抑制较好。     

极地双向破冰船艉部线型适应性分析北大核心CSCD

[目的]为保证极地双向破冰船的破冰航行能力,需重点开展该类船舶的艉部线型设计。[方法]通过调研大量现役极地船舶和梳理现行规范,研究吊舱推进单元的冰载荷作用模式以及冰在船舶作用下的破坏过程,进而开展吊舱推进式极地船舶艉部线型的关键设计特征参数分析与适应性分析。[结果]研究结果表明,艉封板倾角将直接影响破冰时船体作用于海冰的水平分力和垂直分力,可适当增加该倾角以有效引导海冰的弯曲断裂;W型艉封板横剖线型可以调和流场优化与碎冰外排效率之间的矛盾;吊舱安装底座可以发挥一定的破冰作用,但将影响吊舱流场;艉鳍对船尾流场和碎冰外排也存在较大影响。[结论]研究成果可为吊舱推进式极地船舶艉部线型的适应性优化设计提供参考。     

带艉升力板艇的流体动力计算方法

针对艇体对艉升力板的干扰,提出一种计及艇体干扰的艉升力板升力和阻力的计算方法,用于带艉升力板艇的流体动力计算和艉升力板的参数优化。此方法的实质是对进入艉升力板的水流冲角和流速进行修正后,再采用滑行平板的计算方法计算带艉升力板艇的流体动力。应用此方法计算所得的结果与船模试验结果进行了对比,证明此方法是可靠而有效的。     

十字形和X形艉舵航行体的水动力特性对比

[目的]对于水下航行体的艉布局而言,相较十字形艉布局,X形艉布局具有不超宽、降低舵卡严重后果等优点。由于X形艉布局及其操纵较为特殊,其水动力特性与十字形不同。以SUBOFF为原型,通过数值计算对比十字形和X形艉布局航行体的操纵性水动力特性。[方法]首先,对比十字形艉布局线性水动力的数值计算与模型试验数据,确定数值计算的网格参数;其次,对全动舵面积相同的X形艉布局航行体线性水动力进行预报,并与十字形艉布局进行对比;最后,采用体积力模拟螺旋桨抽吸,对比研究两方案操纵性水动力特性的差异。[结果]结果表明:在相同全动舵面积下,相较十字形艉,X形艉布局航行体水平面静不稳定系数略小,垂直面静不稳定系数略大;受相邻两舵干扰影响,X形航行体垂直面、水平面舵力特性具有较为明显的不对称性,舵导数减小约27%;抽吸显著改变了十字形和X形艉布局航行体的水动力,舵导数增大约15%～18%。[结论]研究成果可为水下航行体操纵性设计提供一定的借鉴。     

大厚度带端板地效翼的空气动力特性

本文是以修改的Grenn Martin 21型为基本翼型,进行了风洞试验以确定大厚度带端板地效翼的纵向空气动力特性。 试验结果表明:大厚度带端板翼的地面效应是强烈的,当翼接近地面飞行时,升阻比和升力曲线的斜率都显著增加,由于气动力中心后移,随之产生低头力矩,可能造成纵向不稳定,因此气翼艇有必要装置稳定翼。     

艉板对推进性能的影响

美国Spruance级驱逐舰“Arthur W.Radford”号进行了有、无艉板的模型和实舰试验。模型试验结果表明艉板对推进性能有明显的改进，实艉比较试验表明安装艉板的收益为：推进功率减少6％－14％，时间平均功率减少11．7％，最高航速增加0．75km；每年节约燃油费用24万美元；艉板改装费用1年内偿还。     

油船模型“Dyne“在拖曳水池中的试验研究(一)

在ＳＳＰＡ拖曳水澉中进行了一被叫做“Ｄｙｎｅ”的油船模型的试验研究。这个模型的型线与１９９０年在瑞典哥德堡被用在有关粘性流的ＳＳＰＡ－ＣＴＨ－ＩＩＨＲ的学术会议上的“神秘情况”相同，其艏部型线与ＨＳＶＡ船的艏部型线一样，但它的艉部型线已被修改以便其艉部剖面更接近Ｕ型。     

潜艇运动仿真及航行试验评估方法

潜艇运动仿真和航行试验评估在潜艇的整个设计周期中起重要作用。在设计论证阶段,基于理论计算的潜艇运动仿真可以对潜艇总体性能进行预评估,而航行试验评估则对仿真计算与模型试验进行验证。本文介绍了潜艇运动仿真的设计状况、设计要点及系统辨识方法。并对标准海上试验程序提出修改意见,在确定的定常航行条件下,这个新的程序可以在较少的时间内获得更有用的结果。     

基于潜艇模型尾流湍流强度和耗散率的CFD模拟

优良的隐身性能使得潜艇具有强大的突防能力,因此,控制潜艇尾流信号特征对于提高潜艇隐身性能意义重大,这些信号特征主要包括尾部湍流强度、湍动能、湍流耗散率等。同时,优良的艇型对于抑制尾流信号特征、提高潜艇快速性和隐身性也具有重要意义。基于此,采用RANS方法计算SUBOFF潜艇主艇体艇型及6种改良艇型的艇体粘性绕流,将CFD方法用于分析艇体半径、艇艏长度、艇艉长度等参数对潜艇尾流信号特征的影响。计算结果显示：在SUBOFF潜艇主艇体艇型及其6种改良艇型的尾流场中,增加艇体半径有利于抑制远尾流场湍流信号特征,在近场则不利;增加艇艏长度能降低近尾流场湍流信号特征,在远场影响较小;增加艇艉长度在近、远尾流场均有利于降低其信号特征。     

地效翼艇三维组合翼气动特性计算分析

地效翼布局和翼型选择在很大程度上决定地效翼艇的性能和效能,对地效翼艇的设计至关重要。文章根据地效翼布局和翼型的特点,采用基于升力面理论的镜像法计算三维组合地效翼和简单地效翼在地效区和超出地效区的纵向气动特性参数,分析布局型式和外形参数对地效翼气动特性的影响。得到的组合翼在地效区内外比简单地效翼具有更好的升阻特性的结果,表明组合翼布局适合于掠海高飞型地效翼艇,研究也为地效翼布局型式、外形参数选择以及吹风模型制作提供了依据。     

艇尾共翼型舵水动力和尾流场特征的数值计算研究

为了研究共翼和非共翼两种方式的舵翼操纵面在艇体影响下的水动力性能和尾流场品质,对SUBOFF潜艇标准模型的尾部水平操纵面分别进行了共翼型设计和非共翼型设计,并采用数值模拟方法,计算了两种操纵面产生的艇体水动力和尾流特征。对比分析结果表明:舵角小于10°时,采用共翼型舵的艇体俯仰力矩和潜艇总垂向力比非共翼型增大30%以上;舵角大于10°后,随着舵角增大水动力优势减小,25°舵角时水动力性能基本相当。共翼型舵能够明显消减舵翼结合部涡流,可以增大舵后尾流低速区流体的速度,提高潜艇尾流场品质。采用共翼型舵的尾操纵面设计方式,对于提高潜艇操纵性水动力、改善潜艇尾流区流场品质都能起到积极效果。     

潜艇操纵面几何参数敏感性计算研究

以潜艇垂直面操纵运动线性运动方程为基础,以反映潜艇垂直面操纵性特征的典型技术指标为评价体系,提出了潜艇操纵面几何参数敏感性概念,采用敏感性指数作为评估操纵面参数对潜艇垂直面操纵性影响的指标.在主艇体参数固定条件下,为潜艇设计了系列参数的首尾操纵面,采用Bohlman的水动力估算方法,估算了该艇的线性水动力系数.在水动力估算和敏感性概念的基础上,开展了大量的敏感性计算,分析计算结果得到了潜艇首尾操纵面几何参数不影响潜艇逆速,尾操纵面对首舵升速率有很强影响等结论.     

简便实用的三线拉线法

文章提出简便实用的三线拉线法新工艺, 解决传统修造船工艺长期以来无法解决的艉轴管孔外形轮廓线的精确确定问题, 使得艉轴管贯穿船体外板三维曲面的开孔实现一次性准确成形, 既提高了工作效率, 又保证了施工质量。第一次提出了“过线”和“鉴线”这两个新名词概念。     

潜艇操纵水动力小波神经网络预报方法研究

针对潜艇操纵性优化设计中水动力系数预报问题,在潜艇水动力预报中引入艇体肥瘦指数概念,确定了潜艇艇体几何描述的五参数模型。提出采用小波神经网络方法预报潜艇水动力,确定了神经网络的结构,利用均匀试验设计方法,设计了神经网络的学习样本。在验证CFD预报艇体水动力有效的基础上,完成了样本水动力系数的CFD计算;通过对样本进行学习,完成了潜艇艇体操纵性水动力系数小波神经网络预报。研究结果表明,只要确定适当的输入参数,选择适当的学习样本和网络结构,利用小波神经网络方法对潜艇水动力进行预报可以达到较高的精度。     

考虑腐蚀影响的船体梁极限承载能力时变可靠性分析

对考虑腐蚀影响的船体梁极限承载能力可靠性进行了研究。船体梁的“失效”,定义为静经矩和波导弯矩的组合值超过体梁的极限承载能力。船体梁极限承载能力的计算基于简化的梁渐进崩溃分析方法,其中板的有效宽度选用Ｇｕｅｄｅｓ Ｓｏａｒｅｓ公司＾「１」,梁柱承载能力计算采用Ｈｕｇｈｅｓ公式＾「２」。应用Ｆｅｒｒｙ－Ｂｏｒｇｅｓ方法对静水弯矩和波导弯矩进行组合。由于失效函数为隐式,采用响应面法计算船体梁失效概率。对     

饱和含液穿孔板条水润滑艉轴承减振性能研究

[目的]水润滑艉轴承是轴系振动的主要传递部件,为了提高其减振降噪的动态性能,[方法]设计一种饱和含液穿孔板条。基于流固耦合理论,利用有限元软件ANSYS进行常规水润滑艉轴承和阻尼增强型水润滑艉轴承的模态分析及谐响应分析,以得到穿孔板条对轴承动态特性的影响规律。[结果]仿真和试验结果表明:饱和含液穿孔板条设计可以有效降低艉轴承振动的幅值传递水平。[结论]研究结果对于艉轴承的减振性能提升具有一定的指导意义。     

一种适用于大方形系数半滑行艇的浅槽消波艇型和阻力的试验研究

研究适用于大方形系数半滑行艇的浅槽消波艇型,在常规尖舭方艉艇型的基础上进行改进设计,在艇底部设计了一个从艏部至舯部的浅槽道,以改善阻力与兴波性能。开展了该新型浅槽消波艇型与常规艇型性能的对比试验研究,分析了艇体周围流场、艏、艉兴波、航行姿态及阻力的试验结果,表明新型浅槽消波艇型具有艏艉兴波小、艇体阻力低等特点。