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均匀流中潜艇水下运动表面尾迹的数值模拟 总被引:7,自引:0,他引:7
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. 相似文献
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采用目前广泛应用的计算流体力学软件FLUENT,研究了对应侧体不同横向位置时高速五体船在静水中的水动力特性.通过计算给出了3种不同附体与主体中心距的五体船模在同一航速下的阻力系数,压力分布和自由液面波形等,并分析了附体位置对总阻力的影响.研究表明:将FLUENT软件应用于考虑自由表面的多体船水动力数值模拟和计算中是可行的,为进一步使用FLUENT软件研究多体船的水动力性能提供了依据和参考. 相似文献
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迎浪状态下三体船垂荡和纵摇运动参数 总被引:1,自引:0,他引:1
运用基于势流理论的三维频域格林函数方法对三体船的垂荡、纵摇运动进行参数研究,讨论三体船附体位置对垂荡、纵摇运动的影响。将计算结果与实验结果进行对比,比较结果表明数值计算是可靠的。设计了十二种不同附体位置配置方案,并计算出各个方案在三个航速下的垂荡和纵摇频率响应函数曲线。计算结果表明:(1)航速对三体船的垂荡、纵摇运动影响剧烈,随着航速提高,运动幅值增加明显;(2)当三体船的航速为零时,附体位置对垂荡、纵摇的影响不明显,随着三体船航速的增加,附体位置对垂荡、纵摇影响也随之变大;(3)附体纵向位置变化对垂荡、纵摇的影响要大于其横向位置变化的影响。 相似文献
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采用求解RANS方程和基于VOF方法的非定常粘性数值方法并结合湍流模型对球体在两层流体中水下运动时的尾迹特征进行了针对性的研究,成功模拟出球体在水下运动产生的表面波和内波,与理论分析及其文献研究计算结果进行对照,取得了较为一致的结果,为进一步使用粘性CFD方法系统研究分层流体中潜体运动尾迹的生成机理、传播特性等问题打下了坚实的基础. 相似文献
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针对密度连续分层的海域,基于Euler方程,采用改进的SIMPLE算法建立了考虑自由表面变化的内波传播数值模型.推导了自由表面边界条件下小振幅内波传播的理论解,并给出了刚盖假定下密度场的表达式.将自由表面和刚盖假定两种表面条件下的数值模拟的速度场和密度场进行比较,分析入射波特征参数,如周期和振幅,以及密度系数的影响.研... 相似文献
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通过模型试验的方法,利用循环水槽和平面运动机构,测定了不同附体位置情况下的复杂构型潜器的主要水动力系数,分析了附体位置变化对水动力系数的影响,对潜水器设计中附体位置的优化、多体潜水器设计及水下多体装置间的协同工作具有参考价值. 相似文献
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舰船运动时其尾流显示出其运动轨迹,它是比舰船本身放大若干倍的目标。通过尾流的电导率特性来检测水面舰船尾流是一种新的有效手段,这是因为海水的电导率与海水的速度和盐度(或温度)有关。而尾流区与非尾流区之间存在速度差和盐度(或温度)差,利用电导率探头可获得对应于这些差别的综合信号。作者在试验水槽中构成了与海洋环境类似的盐度分层流场,水槽由10mm厚的有机玻璃板制成.其长、宽、深分别为700cm、45cm、57cm,杠水槽的两侧沿其纵向装有滑轨阻便坐标架运行。水槽中由双螺旋桨自航水面船模产生尾流,分别在盐度分层流场和非分层均匀流场中测量了尾流电导率信号的横向分布,并对盐度分层流场中水面舰船尾流的纵向速度分布进行了数值计算。试验结果表明:在盐度分层流场和非分层均匀流场中。水面舰船尾流的电导率信号沿其横向都近似呈高斯分布;尾流速度对其电导率信号的影响比盐度梯度的影响大得多,在本实验条件下前者比后者约大8倍;尾流的无量纲纵向速度亏损的数值计算结果,与尾流的相对电导率信号横向分布的实测结果具有很好的一致性,在尾流中心区域该数值计算结果与实测结果的相对误差约为12%。 相似文献
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当水下航行体在温度、密度沿垂向存在分层现象的流体环境中航行时,海水微团会因潜航体的扰动偏离其初始平衡位置并在浮力和重力的作用下往复振动进而形成内波.内波的传播会对原有的温度场产生扰动,因此可以通过对水温扰动特性展开研究来逆向分析潜航体的运动状态.现阶段关于温度变化研究大多停留于理论探讨和数值仿真阶段,缺乏模型试验进行对照,同时温度受环境影响较大,更需要从模型试验角度进行探究.基于上述因素,文中建立了一套试验系统,在试验室尺度下通过温度变化模拟海洋温度跃层环境形成并探究其温度变化情况.研究发现在存在温度分层的流体环境中,潜航体行进过程中存在一个临界速度Uc,在航速达到Uc之前,潜航体产生的温度扰动效果与航速之间近似于线性正相关关系;在航速达到Uc后,即使继续增大航速,其产生的温度扰动效果依旧不会有明显增幅;直到航速突破极限速度Ud后温度扰动效果才会继续增加.为进一步模拟海洋环境及反潜隐身相关研究提供参考. 相似文献
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海洋内波是海洋中常见的现象,与表面波一样是海洋中的一种重要动力形式,其表面流场的辐散辐聚会引起海表温度的微弱变化,文章通过冷表皮剪切模型阐述了海洋内波表面流场调制海表温度的具体物理机制,并对现有冷表皮剪切模型进行改进,使其仿真结果与海上实验所得海表温度波动量级一致。最终通过海上实验验证,结果表明改进的冷表皮剪切模型是可信的。 相似文献
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内波水面效应对于水下航行体探测具有重要意义,目前关于水下航行体内波尾迹水面特征的相关研究还较少。本文介绍了在大型分层流试验水池中同时开展的以研究内波尾迹特征及其诱导的水面流动特征的拖曳体内波水下/水面尾迹特征试验研究。研究采用电导率仪阵列测量拖曳体(SUBOFF)水下内波波高场及其随时间变化,采用基于光学粒子图像互相关分析的流场测试方法测量拖曳体激发内波诱导的水面流场,并定量分析拖曳体激发的内波波长及其扰动引起水面流动的波长。研究表明:所采用的水面流场测量方法可以测量水面mm/s低速流动。在低傅汝德数Fri下(Fri≤2.14),分层流体中拖曳体水面尾迹特征主要受水下体效应内波影响,其水面尾迹波长及传播速度与水下内波的波长、传播速度基本一致;随着Fri的增加(2.14≤Fri≤3.42),在水下尾流效应内波逐渐增强,但在水面流场未见明显尾流效应内波影响;随着Fri的进一步增加(3.42≤Fri≤10.27),水下呈现出明显的尾流效应内波特征,由于表面波效应增强,水面流动主要表现为Kelvin波特征。 相似文献
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用雷诺应力模型预报不同雷诺数下的潜艇绕流 总被引:3,自引:1,他引:2
文章采用求解RANS方程的方法,结合五种湍流模型(κ-ε、RNG κ-ε、κ-ω、SST κ-ω、RSM),预报了SUB-OFF潜艇模型两种附体状态下(裸艇体+围壳、裸艇体+尾翼)的尾流场,也预报了SubB潜艇模型全附体状态下的尾流场,并与试验结果进行了对比分析,比较了五种湍流模型的计算精度,结果表明雷诺应力模型(RSM)预报的尾流场与试验最为接近.然后,利用CFD方法探讨了雷诺数对SUBOFF潜艇绕流影响的问题.计算了SUBOFF潜艇在不同雷诺数下的绕流,详细分析了尾流场轴向速度波动图、轴向速度等值线云图、边界层厚度和主附体接合部涡旋结构随雷诺数的变化. 相似文献
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