自动力潜艇热尾流水面热特性的实验研究

本文研究了实验水槽中自动力潜艇热尾流水面热特性,消除了除潜艇自身特征外其他拖动组件对热尾流扩散的影响,更加准确地再现了热尾流的扩散过程.通过热尾流温度分布预测了潜艇热尾流由热流区和冷热流混合区2个区组成,解释了2个区形成的过程,而热流区几乎全部由热流团组成,而且温度相对更高.红外热像仪拍摄的潜艇热尾流水面温度场分布图再次验证了热尾流水面热特性预测的正确性.本文对红外遥感探潜具有一定的参考价值.     

潜艇热射流浮升特性研究

分析了在均匀密度分层环境中潜艇热尾流中程和远程的浮升特性,并进行了数值模拟,发现G rashof数对热射流的影响十分显著。     

基于三维动网格技术的潜艇热尾流浮升规律及水面温度特征研究

准确获得潜艇热尾流浮升、扩散规律及其水面温度分布特征是发展红外探潜技术的关键。本文基于动网格技术,建立潜艇水下航行三维计算模型,分别采用壁面法与VOF法对潜艇热尾流浮升过程进行仿真。研究获得了潜艇热尾流的浮升、扩散规律及其水面温度分布与红外识别特征。在此基础上,分析了不同冷却水排放方案下热尾流水面温度分布特征的变化规律,提出了抑制热尾流浮升、减弱水面温度特征的方法。本文研究结果可为下阶段的实验研究与测量提供一定理论基础。     

带前置导叶的潜艇尾流场的研究

本文采用发展的ＲＡＮＳ数值求解器，成功地对带前置导叶的潜艇尾流场进行了数值预报。算法中采用ｋ－ε湍流模型和壁函数，计算雷诺数为１０＾７，控制方程在正常网格下差分离散，运用了ＳＩＭＰＬＥＣ和ＡＤＩ技巧。针对潜艇尾端的收缩尖点，发展了一种可在直角坐标系下处理ｒ＝０问题的底面爬升网格技术。前置导叶的影响采用三维力场模型模拟，算例结果表明，本文的方法有效，并在设计者最为关心的桨盘面处轴向速度场已达到小于５     

带附体潜艇尾流场的数值模拟与验证

对美国DARPA潜艇模型SUBOFF尾流场进行了数值模拟,采用湍流模型k-ε、k-ω与壁面函数相结合,直接求解RANS方程,并将计算结果与试验结果进行了比较分析,验证了数值方法的可靠性。在此基础上将SUBOFF模型改变为“X”型尾翼,对其尾流场进行了数值模拟分析。     

基于动网格技术的潜艇热尾流浮升规律研究

针对基于相对运动的"排水法",无法全面、准确地反映潜艇热尾流浮升扩散规律,建立基于动网格技术的潜艇水下航行的二维计算模型,利用流体计算软件Fluent对潜艇排放过程中的流动-传热过程进行数值模拟。采用网格重构和网格光顺方法结合Profile运动边界驱动机制实现网格区域运动,确保模型符合实际运动规律。研究动网格技术和"排水法"热尾流最大浮升高度沿流向分布情况,最大浮升高度和中心温度随时间的变化规律。研究结果表明:动网格技术对于潜艇航行过程中的热尾流浮升过程有较高的计算精度;模拟结果捕捉到了浮升过程中流动和传热的瞬时变化,揭示了热尾流浮升扩散的规律。研究结果进一步为潜艇红外特征研究提供了理论支持和方法思路。     

潜艇近自由面航行时尾流兴波的计算

本文根据细长体理论采用奇点分布法计算潜艇的尾流兴波,给出了对该波形的数值计算方法,并通过算例给出了艇航速、航深与波长,波高的近似关系式,得到了一些有实用价值的数据的结果。     

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。     

热尾流红外探测作用距离工程估算方法

舰船热尾流产生的红外辐射特性是暴露舰船的重要非声物理特征之一。为实现对舰船热尾流红外特性的定量评估,本文从热尾流的产生,热尾流在海面产生红外辐射,热尾流产生的红外辐射在大气中传输和红外探测器的性能参数等影响热尾流探测的主要因素入手,建立各个部分的工程估算模型,形成红外探测作用距离的工程估算方法。分析红外探测的作用距离与热尾流特征参数的关系,为进一步研究热尾流红外隐身技术提供参考。     

潜艇深度PD-模糊控制仿真研究

针对单一控制方法对潜艇深度控制效果不佳的问题,开展了PD控制与模糊控制有机结合的潜艇深度复合控制方法研究。以潜艇垂直面运动为例,设计了潜艇深度PD-模糊控制器以及纵倾模糊控制器。利用Matlab/Simulink的Aerospace工具箱建立了潜艇三自由度仿真模型,并分别开展了PID控制器和复合控制器在不同工况下的仿真试验。仿真结果表明,与常规PID控制器相比,该复合控制器具有响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好等特点。     

基于重叠网格技术的潜艇热尾流在正负温度分层环境下的数值仿真

实际海洋环境中存在温度分层现象,研究其对于潜艇尾流浮升扩散的影响具有重要意义。本文基于重叠网格技术,建立潜艇热尾流三维模型,对潜艇尾流在正负温度分层环境的浮升扩散进行数值模拟,分析其浮升过程与海面红外特征,研究了温度分层的正负与梯度大小对于潜艇尾流的影响。结果表明：分层环境下,海面红外特征主要由潜艇运动引起的的海水扰动所导致;分层环境下海面红外特征相比均匀海水更为明显;分层环境对于冷却水浮升具有抑制作用,且抑制效果与温度梯度大小正相关;海面最大温差与温度分层梯度基本呈正比例关系。     

海洋遥感图像舰船尾迹检测研究

针对传统小波变换的不足,提出利用方向小波进行遥感图像舰船尾迹检测算法。在理论分析的基础上,对模拟船舶尾迹进行不同方向的尾迹区分,方向性明显。最后通过传统小波变换和方向小波变换对比的仿真实验验证,本文所采用的算法更加接近真实的尾迹,且尾迹平滑、清晰,能够体现尾迹的纹理和方向。     

指挥台围壳对潜艇尾流影响的计算研究

基于RANS方程利用SSTκ-ω湍流模型计算潜艇尾流场.把围壳划分为进流段与去流段两部分,设计三种新型围壳,并进行数值模拟,采用系列分析方法对尾流品质进行评价.对接合部涡与围壳尾流沿艇体的发展进行了分析.研究表明:光顺过渡的前缘型式较为合理地改变了涡量在桨盘面的分布,有助于改善尾流,光顺过渡的顶部型线可有效抑制梢涡的发生.     

基于液压阻尼减振器的轴系纵振控制研究

\t  目的   \t采用推力轴承整体减振技术可改变推进轴系的纵振传递路径,衰减螺旋桨传递至船体的振动能量,从而实现降噪的目的。\t  方法   \t为掌握螺旋桨不同方向激励力的传递规律,建立桨-轴-船体的数值分析模型,分析螺旋桨纵向和横向单位激励力作用下系统的振动传递特性,对比推力轴承整体减振与传统刚性支撑两种安装方式下船体的振动响应,并识别出对应的优势模态,然后利用间接识别法计算螺旋桨的纵向力谱,并以此作为输入评估系统的减振性能,最后对推力轴承整体减振系统的激励响应特性进行实验研究。\t  结果   \t结果表明,与传统刚性支撑方案相比,推力轴承整体减振技术对于螺旋桨横向激励衰减效果不明显,但对于螺旋桨纵向激励具有10 dB以上减振效果。\t  结论   \t应用整体减振技术可使船用推力轴承纵向振动具有良好的衰减效果,所得结论可为船用推力轴承减振装置设计提供一种新的思路。     

潜艇耐压结构径向初挠度计算方法试验

针对评定潜艇肋骨初挠度时寻找评定中心不准确的现状,本文利用全站仪进行测量获取母线划分点的二维坐标,并采用评定圆度误差的4种方法的拟合圆心作为初挠度的评定中心对其初挠度进行评定。试验结果表明,最小区域圆法评定精度最高,最小外接圆法和最大内接圆法的评定精度次之,最小二乘圆法评定精度最低。不同的工况可以选择适合的方法,可以提高潜艇耐压结构的建造效率与质量。     

附体对潜艇阻力及尾部伴流场的影响

针对SUBX潜艇模型,采用数值计算手段,开展附体对潜艇阻力及尾部伴流场的影响分析。计算表明,附体导致潜艇粘压阻力的显著增加,以及伴流场不均匀性的产生。稳定翼对桨盘面半径内伴流场不均匀性的影响较大,而指挥室围壳主要影响桨盘面半径外伴流场不均匀性。从降低阻力和改善伴流场角度考虑,需开展附体外形、位置及与主艇体连接形式的深入研究。     

均匀流中潜艇水下运动表面尾迹的数值模拟

本文通过基于RANS方程和VOF方法的非定常粘性数值方法对潜艇在均匀流中水下运动的表面尾迹特征进行了探索性研究,较好地解决了用粘性流方法来模拟远场波浪中的数值耗散问题,数值计算得到的潜艇运动尾迹特征与诸多文献和理论分析结果基本一致.本文均匀流中的数值模拟将成为潜艇在分层流运动数值模拟的基础.