浅水高速船舶引起的波浪和压力场研究

基于浅水兴波理论,在线性条件下对高速薄船引起的兴波和水底压力变化进行了计算.研制了表面波和水底压力联合测量系统,对船模引起的波浪和压力场进行了测量和分析.通过计算和实验结果的比较,明确了理论模型的适用范围.     

浅水超临界航速舰船水压场数值计算

文章基于浅水波动势流理论和薄船假定,建立了浅水超临界航速舰船水压场理论模型。采用有限差分方法,对不同宽度航道下浅水超临界航速舰船水压场进行了数值计算。分析了航道岸壁、水深佛鲁德数、色散效应对舰船水压场的影响。通过与傅里叶积分变换法以及实验结果进行比对,表明了所建立的舰船水压场理论模型与计算方法吻合得较好。     

不同船型气泡尾龄的换算

为了解不同船型气泡尾龄的特点,利用小尺度舰船取代大尺度舰船进行气泡尾流探测实验提供依据,选取舰船尾流水面处沿船长方向变化的气泡数密度的最大值作为舰船气泡尾龄换算的主要特征量,估算了在尾流初始截面处该特征量与船首浪高、舰船航速的关系。基于文献[1]给出的数值模拟方法对不同尺度船型气泡尾龄进行了相互换算,理论计算结果与实船探测基本一致。     

浅水低速舰船通过雷区危险航速的预报模型

根据舰船水压场与航速关系密切的特点,可通过限速航行以实现舰船自身防护安全通过水压水雷区.在浅水、薄船、线性兴波条件下,将舰船水压场计算公式具体应用到舰船通过雷区危险航速的预报中,针对不同水压水雷的引信动作参数,建立了危险航速预报模型,实验结果与预报结果吻合良好.为方便实用,编制了人机交互界面软件,能实时、快捷地进行危险航速预报.预报模型和软件可为战时舰船安全通过雷区提供参考依据.     

航行船舶在浅水水底引起的压力变化

航行船舶在水底引起的压力变化对其自身安全有重要影响。通过船池模型试验研究，总结出了航行船舶水底压力的分布规律，分析了负压峰值的影响因素，提出了水压场换算方法。在浅水、薄船条件下，忽略非线性影响，得到了船舶水压场的简化计算公式，计算结果较好地反映了试验结果的变化规律。     

舰船主尺度参数对舰船气泡尾流几何特性的影响

为了解舰船主尺度参数对尾流中气泡分布的影响,为依据尾流特征识别舰船,激光、声探测舰船尾流以及鱼雷的尾流自导提供依据,采用热分层环境下舰船远场尾流中气泡数密度分布计算的数学模型.首先数值计算驱逐舰尾流中气泡数密度的衰减规律,并与实测结果进行比较,二者定性符合得较好.然后利用该模型数值计算3种典型舰船的气泡尾流几何分布特性,分析船长L、船宽B、吃水T、长宽比L/B以及长度吃水比L/T等舰船主尺度参数对气泡尾流长度、宽度、深度及横截面分布的影响规律.     

回转椭球体可压缩流动数值计算

基于细长体理论和逐次近似计算方法,对水下运动的回转椭球体可压缩流动进行了数值模拟.通过迭代计算得到流动压缩因子,用于确定可压缩流动流场.分析了相同的回转椭球体在不同介质中的临界马赫数以及相同来流马赫数下不同介质中压缩性影响程度.计算结果与相关资料数据进行比较,具有较好的一致性.     

大深度水下航行体引起的水底压力变化

水下航行体引起的水底压力变化是航行体的重要目标特性之一,可用于水下运动目标探测和水中兵器研制.基于船舶水动力学势流理论,建立了水下航行体水底压力计算模型.利用HessSmith方法,对大深度水下航行体的压力场分布进行了计算,分析了航行体水压场沿纵向和潜深的变化规律,计算结果和实验结果有较好的一致性.     

水下滑翔机沿纵剖面滑行时水动力特性计算与分析

通过自编软件,采用结构化网格和有限体积法,对水下滑翔机以不同攻角直航时的流场动力学特征进行了数值计算,得到了水下滑翔机在不同攻角时的速度分布和压力分布。分析了升力系数、阻力系数和力矩系数随攻角的变化规律,提出了有效控制滑行姿态的方案;分析了以不同最大攻角滑行时滑行路径和滑行效率,提出了最佳滑行攻角。     

水下高速航行体超空泡流动研究进展

介绍超空泡流动特性、空化器设计、航行体稳定性的理论建模和实验研究;对超空泡流动进行数学模拟,发展合理的空化模型、湍流模型等,并对该领域的研究方向进行了展望。