潜艇流体动力学数值建模研究

受到潜艇前端与尾部结构的影响,潜艇在水下的动力学数值并不相同。动力叙述值的大小关乎着潜艇的结构振动与噪声大到小,直接决定着潜艇的水下安全。因此,提出潜艇流体动力学数值建模研究。首先,对潜艇的相关动力学参数进行建模;其次,对采用的流体动力学模型进行表述;接着,对研究所需的流体噪声参量进行研究,并通过引入动力学控制方程,完成对其参量的优化;最后,通过实验数据,对研究结果进行可行性验证。     

水下机器人在潜艇附近的附加质量及受力情况研究

军用舰艇为了提高探测效率和侦察精度,往往需要配置功能各异的水下机器人。水下机器人隐蔽性好,可以实现不同水深的信号采集等功能。水下机器人和潜艇在相同流体下的动力学特性相互影响,研究其水动力参数对水下机器人控制和优化具有重要的意义。本文针对水下机器人在潜艇附近的附加质量和受力分析,建立两者的流体动力学模型,并在此基础上完成了水下机器人仿真和有限元分析。     

艇体、聚合物与流体动力学

潜艇艇体和内部设备的要求与水面舰艇有很大差别，潜艇艇体必须承受几手次潜浮的水下压力，其外部应是流线型，艇体上任何外凸部分均会产生阻力和噪声。潜艇内部必须注意消除噪声源，或防止噪声扩散。由于潜艇必须在海上独立航行，所以其内部布置不仅应容纳人员与设备，还应能进行任何故障和损伤的判断与维修，所有这些都对艇体提出了很高的要求。潜艇内部设备的改进远不能满足潜艇隐身的需要，而研究和开发新型的艇体材料，例如聚合物，与流体动力学有密切的关系，这样才能明显改进潜艇性能，建造出全新的潜艇进入新世纪。     

螺旋桨空化噪声对潜艇航行隐蔽性影响分析

潜艇的螺旋桨噪声与潜艇的航速、下潜深度以及螺旋桨的特征尺度密切相关,是潜艇水下的重要噪声源。为此,定性分析潜艇螺旋桨的噪声来源,进而对螺旋桨的空化噪声特性进行定量仿真分析和实验验证。在此基础上,结合战术背景和水文条件对潜艇攻击中的搜索目标、接敌占位和攻击后的撤离规避等环节提出了具体可行的潜艇小噪声操纵控制方案,得出的结论对于减少潜艇螺旋桨空化噪声、保持潜艇声隐蔽操纵方法的作战运用具有重要的参考价值和指导意义。     

复杂环境下潜艇感应电磁噪声的数值模拟

对潜超低频通信信号会受到很强的电磁噪声干扰,为有效抑制噪声,对潜艇周围复杂流场切割地磁场产生的电磁噪声进行研究。基于流体动力学以及有限元建模方法,将潜艇阻力和压力的计算值与实验数据进行对比,验证了数值方法的有效性。在此基础上建立电磁流体耦合模型,分析潜艇在不同航速和不同航向下感应电磁噪声的频谱特性和变化特征。研究结果表明,潜艇周围流体产生的电磁噪声属于超低频噪声,具有明显的线谱特征。潜艇航速对噪声幅值影响显著,同时各个航向上的噪声分量具有很大的相关性。分析得到的噪声频谱特性可为对潜通信的噪声特性研究提供参考,为降低电磁干扰或其检测提供一定的支持。     

推进轴系的纵向减振技术及水下辐射噪声研究

推进轴系振动是船体振动的主要来源,船体振动不仅会影响船舶结构的安全性,致使机械设备失灵,还会形成水下辐射噪声等现象,不利于船舶的正常作业。因此,研究船舶推进系统的纵向减振技术,提高船舶的可靠性、舒适性有重要意义。本文主要针对水下潜艇的主推进轴系,结合噪声辐射特性理论与Matlab仿真分析,研究了潜艇推进轴系的纵向减振技术。     

潜艇水下旋回操纵运动特性仿真研究

潜艇水下旋回运动既是潜艇一种重要的战术机动形式,也是潜艇定深直航、变深潜浮和转向机动3种最基本、最重要的运动方式之一。在对潜艇水下旋回运动特别是水下旋回对潜艇垂直面运动和横滚面运动影响进行理论分析的基础上,结合潜艇水下旋回操纵运动数学模型,编制潜艇水下旋回操纵仿真程序,分别对不同航速条件下潜艇水下旋回操纵运动进行仿真。通过理论分析和仿真研究,得出潜艇水下旋回时航速、横倾角的变化规律和艇重尾重的操纵特性,并针对潜艇水下旋回的特点提出了相应的操纵建议。     

水下湍射流噪声试验研究

喷水推进器喷注噪声是潜艇重要的水下噪声源。文中旨在对类似的水下自由射流场噪声进行实验测量研究。用压力桶作为混响水池,在其中对扩张喷口、平直喷口、收缩喷口射流在这种压头下辐射噪声功率进行测量,比较其区别并分析水下湍射流噪声特点。     

水下船舶低频段典型单机工况下声辐射特性研究

该文旨在探讨潜艇各设备单机工作下引起的船舶结构水下声辐射特性。基于ABAQUS声固耦合算法模拟水下结构在无限流场中的声辐射问题,对潜艇结构进行各种单机工况低频段的频域内的计算和分析。首先找出各工况下流场中辐射声压随频率的变化规律及沿船长的分布规律,再比较出各个设备单机工作时对声辐射的贡献量大小,以便针对不同工作频率段的噪声主要振动源,采取浮筏等隔振措施。由此可见,开展各个设备单机激励作用下的潜艇水下辐射噪声特性分析,对于提高潜艇水下声隐身能力具有重要意义。     

潜艇武器发射系统发射控制阀三维流场数值仿真

发射控制阀是水下鱼雷发射系统的重要部件,其流量特性决定了鱼雷发射内弹道及相关的发射系统瞬态特性.基于可压缩流体力学控制方程和k-ε湍流模型,运用商用计算流体力学软件Fluent对发射控制阀的内部流场进行了数值模拟,得到了控制阀内部流场规律.所获得的数值模拟结果可为进一步研究水下武器发射气动系统的振动与噪声特性提供参考.