舰船舰面空气流场的CFD数值模拟探讨

CFD技术已经广泛应用于舰船水流场的分析计算研究领域,而在舰船空气流场研究中的应用趋势正在逐步增强,目前国内在该领域的研究工作还处于起步阶段.从现代舰船气流场的研究发展现状、舰船空气流场CFD数值计算方法的选用以及实例数值计算,探讨了数值模拟舰船气流场的可行性,并通过将计算实例的数值计算结果与其对应状态的风洞试验结果进行对比分析,验证了计算结果的合理性,结果显示,利用CFD工具在定常条件下对舰船空气流场的模拟计算方法是可行的.     

不同工况条件对舰船舰面空气流场的影响

随着舰载机及精密电子设备普遍装备现代舰船,与之相关的安全性及可靠性影响因素也逐渐受到关注[1].舰船舰面气流场对舰载机的安全起降影响显著.在不同的工况条件下,舰船气流场会产生变化,进而影响到舰载机的安全作业.本文利用缩比模型对舰船舰面空气流场进行数值模拟计算,观察工况条件发生变化时模型舰面气流场的变化情况.从模型的选取、参考舰船舰载机起降方式等方面加以讨论,对不同工况条件下舰船空气流场的数值计算结果进行了对比和分析.     

利用缩比模型CFD数值模拟计算舰船舰面空气流场相似准数的影响探讨

舰载航空系统是现代舰船的重要组成部分,舰船空气流场对舰载机起降的安全性有明显的影响,因此,舰船空气流场特性研究对全船总体性能具有重要意义.目前,对舰船空气流场的研究方法主要有实船测量、模型试验及数值模拟等方法,利用缩比模型对舰船舰面空气流场进行CFD数值模拟具有成本较低和周期较短的优点.缩比模型计算需要考虑相似性问题,文章针对此问题从缩比模型的采用、流场模型试验时相关的相似准数影响等方面加以讨论,其中还针对模型试验时不同雷诺数的影响进行了数值模拟计算.     

两种飞行甲板形式的舰船空气流场特性比较

搭载固定翼飞机的水面舰船受多种因素的影响,通常会采用多种飞行甲板形式,尤其是在没有配备弹射器但搭载有固定翼飞机的舰船上,是否采用滑跃式起飞甲板,采用后舰面空气流场会有哪些变化是在总布置设计必须要讨论的问题.本文通过在定常条件下,同一船型上采用的2种飞行甲板舰面布置方案进行了多个工况的空气流场模拟计算,对计算结果进行分析,观察模拟出的二维/三位流线形态,对舰船采用不同飞行甲板形式的气流场特性进行了初步的探讨.     

上层建筑形式及布局对舰船空气流场的影响

舰船上层建筑是诱发舰船舰面空气湍流的主要因素,对于具有全通飞行甲板的舰船,其岛式上层建筑的外形及布置则出现了多样化的趋势,对迎风方向后方的气流场形态势必会产生影响.为了解上层建筑外形及布局形式的变化对舰船空气流场,尤其是对舰载机起降影响的初步规律,通过定常同等试验工况条件下,建立多种形式的上层建筑以及变化研究模型上层建筑纵向的布置位置的数值三维模型,对5种模型分别进行数值模拟计算,分析和观察由此产生的气流场变化,对计算结果进行取值分析.通过各模型及原型舰模型间气流场特性的对比,所得出的有关结论与目前实际的舰船产品所采用的布置形式决策是一致的.     

SA与MILES模型在SFS2舰船空气流场中的模拟应用

为了研究SFS2的舰船空气流场特性,利用SA模型和MILES模型对SFS2空气流场进行数值模拟,并与风洞实验结果进行对比。计算结果显示,SA和MILES模型均能得到与风洞实验变化规律相同的时均流场结果,但MILES对尾流场的预测精度相对更高,且能得到空气流场的瞬时特性,用于更精确分析舰船空气流场。     

舰船物理场特性监测与视情维护

舰船物理场特性是舰船隐身技术与目标特性技术应用中的重要战技术指标.加强对舰船物理场特性与特征的控制,对于改进舰船物理场隐身性能,提高舰船海上战斗力具有重要的实际意义.而要实现对舰船物理场特性与特征的控制,重要的是对舰船物理场特性的测试与监测,通过实际测得的数据和监测的特性变化,根据不同舰船的特征研究舰船的物理场性能,最终达到控制物理场特性的要求.概述了近年来国外舰船物理场测试方面的技术情况,结合国内的发展,论述了开展舰船物理场特性监测的重要性.     

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.     

国外舰船磁场特性研究及舰船防护技术综述

随着水声及水声对抗技术的不断提高,各国日益重视并深入开展舰船磁场特性的研究,并将研究成果应用于水中兵器的研发和舰船自身的防护,既有效打击对手又有效保护自己。本文从舰船磁场特性的机理和来源出发,总结了目前较先进的舰船磁防护措施及方法,同时介绍了目前世界上比较先进的舰船磁防护系统。     

一种舰船辐射噪声场水平分布特性分析方法

舰船水下辐射噪声特性及其空间分布特性直接关系着以被动工作方式工作的武器装备的作战能力和生存能力,因此对舰船辐射噪声场分布特性的研究具有重大的现实意义。通过对舰船辐射噪声场的深入分析,提出了一种辐射噪声场的水平分布特性分析方法,即利用总声级的通过特性研究声压级与不同距离的关系,基于声压级等高面图的方法,找出声压级相同点的分布规律。仿真计算和海上试验数据处理的结果验证了方法的有效性。     

基于DES的舰船空气尾流场特性分析

舰船上层建筑后方产生湍流尾流场会对舰载直升机的操纵产生严重威胁。采用CFD方法对舰船空气尾流场的特性进行分析研究,突破了雷诺时均方法的局限性,使用分离涡模拟(DES)方法求解瞬态舰船尾流场,按照一定频率采样流场数据,得出的平均流场明显比RANS方法的结果更贴近实验数据,证明了此方法的有效性。同时,运用DES方法直观地观察尾流场的涡特性、流动分离和再附着等特征,发现涡结构及其不对称性是舰船空气尾流场的主要特征,涡强度在烟囱处突然增强,可能对直升机的操纵产生不利影响。     

国外舰船隔振器研究进展

20世纪90年代以来,国外在舰船隔振器方面开展了很多研究工作,包括橡胶隔振器、全金属隔振器、聚胺酯隔振器、气囊式隔振器及其他采用不同控制技术的隔振器等。本文用实例从不同方面介绍了它们的特点及应用。     

舰船静电场特性分析

为了研究舰船静电场特性,对其产生机理进行了分析,并利用Beasy软件仿真,船模及实船试验,分析了舰船静电场信号与海水电导率,舰船涂层及阴极保护状态,舰船航速之间的关系。     

基于舰载机起降限制的舰船气流场特性评估方法初探

对具有搭载舰载机能力的舰船而言,其气流场特性的评估取决于对相应舰载机的起降气流条件限制。通过对美国LHA型舰缩比模型的数值建模,结合两种舰载机起降的气流场限制条件对计算结果进行对比分析。在相同定常来流工况下,分别以±15°风向角对该型舰数值模型的两个起降点进行模拟取值,结合直升机和固定翼短距/垂直起落飞机的起降特性和气流限制条件,尝试提出一种评估舰船气流场特性的直观方法,并得出不同甲板气流区域受上层建筑影响的有关结论。     

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。     

舰船电磁环境特性研究

在对舰船电磁环境进行系统分类之后,总结并分析了目前舰船平台上可测量和控制的电磁环境参量,并根据舰船总体电磁兼容设计和测试经验研究了主要用于表征舰船电磁环境特性的物理量及其试验测试方法.     

舰船运动对舰船磁场特性的影响分析

舰船因海浪的起伏而产生了横摇、纵摇、垂荡等运动状态,从而破坏了舰船静止时的磁场特性.在假设横摇、纵摇、垂荡为简谐运动的前提下,利用静止舰船磁场模型,仿真和分析了舰船运动对舰船磁场特性的影响.     

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。     

舰船用非金属材料污染散发特性及检测评价研究进展

舰船大量使用的非金属材料是舱室空气污染的主要来源之一。合理的非金属材料污染散发检测评价方法可有效指导舰船设计、建造、使用和维护期间的非金属材料选用,降低舱室空气污染散发,改善舱室空气品质。从舰船用非金属材料的散发特性出发,全面总结舰船用非金属材料散发特性的检测评价现状,指出当前我国舰船用非金属材料污染散发检测评价存在的不足和发展方向。该研究对舰船及其他人工环境相关规范和控制程序的制定与改进具有指导意义。