舰载直升机起降区空气流场模拟方法研究

基于计算流体力学(CFD)技术建立了2种舰载直升机起降区空气流场的计算方法,以用于分析舰船/直升机之间的耦合干扰问题。在这2种方法中,控制方程选取N-S方程,求解方式采用隐式耦合方式,湍流模型为k-ε模型,分别使用"作用盘方法"和"运动嵌套网格方法"模拟旋翼。应用建立的方法,以SFS2简化船型、Robin旋翼和"Caradonna-Tung"旋翼分别作为算例,并与试验值进行对比,验证了方法的有效性。在此基础上,深入地进行起降区舰船/旋翼耦合流场的计算研究。研究结果表明:舰船上层建筑物的存在会引起起降区下洗速度增大,使得旋翼拉力减小;"作用盘方法"能有效地用于舰船/直升机耦合流场的分析,而"运动嵌套网格方法"可以捕捉到起降区空气流场的细节,但其需要耗费巨大的计算量。     

基于CFD的舰载直升机起降理论风限图研究

基于CFD技术建立了一种舰载直升机配平分析方法,以动量源的形式计入直升机旋翼作用,用于分析舰船/直升机之间的耦合干扰问题,并可实现舰机耦合干扰流场的快速计算,突破了原先飞行力学模型中气动参数单向耦合方式的局限性。在该方法中,控制方程选取N-S方程,湍流模型采用k-ε模型,求解方式采用隐式耦合方式,网格上运用自适应切割体网格进行划分,并引入舰载直升机安全着舰判据,发展了一个可用于计算舰载直升机着舰理论风限图的模型。应用建立的方法,以黑鹰直升机作为算例,与试验值进行了对比,验证了方法的有效性。在此基础上应用该模型计算得出了特定舰机组合下的理论风限图。     

不同舰船机库外形下艉流场特征数值模拟研究

为了研究舰船艉流场特性,采用基于SA湍流模型的非定常脱体涡模拟(Detached-Eddy Simulation,DES)对典型护卫舰船艉流场进行数值模拟,研究三种不同机库外形在0°与右舷45°自由来流风向角下的非定常特性以及对舰船艉部大分离流场的影响,尤其是对舰载直升机起降环境的影响,并推导了快速预测舰船艉部回流区范围的经验公式。通过与风洞试验数据对比,验证了该计算方法的准确性。由非定常计算的时均结果与瞬时结果表明,相比两侧较低高度的机库外形,等高外形的机库不利于直升机的舰面安全起降;通过合理的降低机库高度可以有效地改善艉部飞行甲板处的起降环境;研究结果验证了经验公式对回流区范围预测的有效性。研究成果可为工程应用提供参考。     

舰机协同搜潜直升机编队配置优化研究

为增大直升机使用吊放声呐协同水面舰艇搜潜时的作战能力,对直升机编队参数进行优化配置。根据舰机协同搜潜行动的特点,给出了配置参数间的数学模型,以直升机悬停点间隔为主要因素,提出了编队对潜搜索效率的基本模型,计算了直升机编队协同搜潜时的最优配置参数和最大搜索效率。结果表明,在舰艇群队形一定时,直升机编队搜潜效率由配置参数确...     

载机舰船气流场相关研究综述

载机舰船气流场是影响舰载机起降安全的重要因素之一,已经成为舰机适配设计工作和相关装备使用过程中必须考虑的因素。通过研究,能够确定安全起降飞行包络,以指导舰载机起降作业;能够支撑舰船及舰载机的相关设计,提高舰机适配性能。另外,气流场数据还被运用在离线舰载机起降评估、飞行模拟器起降训练等虚拟环境中,提高虚拟仿真的真实性。本文对载机舰船气流场的相关研究进行梳理、归纳,包括研究目的和意义、内容、方法和思路,已开展的具体研究工作、关键技术,以及我国研究的现状和差距,最后给出研究展望,为今后的研究提供参考和思路。     

拖曳声呐对舰运动性能的影响研究

拖曳声纳工作进,拖体的拖后距离、工作深度与载舰的航速及拖缆的长度有关。笔者通过对拖体、拖缆的水动力计算,得出了舰作变减速运动时浸润缆长的安全值,并与实船测量数据进行比较,检验了这些安全值的安全性;通过实船测量研究了载船回转时拖体的运动状态,研究结果对舰的操纵具有指导意义。     

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。     

多粒径块石水下群抛漂移过程数值模拟研究

水下抛石工程中常采用不同粒径块石组成块石群进行抛投，在多粒径块石群水下抛投过程中，块石会因水流作用与块石间的相互碰撞产生漂移，难以精准定位块石落点。针对上述问题，采用有限体积法和基于Hertz-Mindlin接触的离散元算法对多粒径块石群抛后的漂移过程进行CFD-DEM耦合研究，得出多粒径块石群在不同来流条件下的水平移距、沉降时间、扩散过程与落点分布。结果表明，在同一流场中，由于流场拖拽力分量占比较小，粗粒径块石的漂移距离与沉降时间均小于细粒径块石；不同粒径组成的块石群，抛投后在河床底部分布不规则，且随流速增大而漂距普遍增大。     

液压控制系统在舰载飞机上的应用

正舰载飞机是以航空母舰或其他特殊舰艇为起降基地的飞机,是航空母舰的主要作战工具。1910年11月,美军上尉驾驶一架"寇蒂斯"式双翼机从"伯明翰"号巡洋舰上起飞成功,2个月后又在"宾夕法尼亚"号巡洋舰上成功降落,开创了飞机上舰的历史。20世纪70年代,我国海军开始组建舰载直升机部队。随着海军装备水平的提高,我国的航母及许多大型军用舰艇上都已装备有各类舰载飞机。     

仿生学原理在进水流道结构设计中的应用

用常规方法为某高速巡逻艇设计了喷水推进泵和进水流道,将其安装于该艇后通过数字自航发现艇底高速水流进入流道后难以充满整个流道及喷泵。运用流动类比分析法,分析流量不足、推力减小的原因:流道高度偏大、流道长度偏短、流道背部形状不适用于高速进流条件。通过改进设计:降低流道高度、增大流道长度、利用原流道内自然流动中最佳流线形状构成流道背部形状以及进水流道与艇体的连接,这显著改善了"艇体-进水流道-喷泵"流场性能及推进性能。