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不同航速下SUBOFF流噪声频谱相似律研究
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作者 张咏鸥 瞿尧 徐鑫彤 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第5期52-58,共7页
研究流噪声与航速关系可以有效地解决高航速水下航行器流噪声预报的难题。基于Lighthill声类比理论,研究缩尺比为1∶24的SUBOFF模型在特定航速范围内的声源特性,得到了流噪声频域结果与航速关系,给出了不同航速下基于斯特劳哈尔数和航... 研究流噪声与航速关系可以有效地解决高航速水下航行器流噪声预报的难题。基于Lighthill声类比理论,研究缩尺比为1∶24的SUBOFF模型在特定航速范围内的声源特性,得到了流噪声频域结果与航速关系,给出了不同航速下基于斯特劳哈尔数和航速关系的流噪声频谱换算方法。研究结果表明,随着航速的提高,SUBOFF声指向性形状基本不变,低频范围内声辐射具有偶极子特性,辐射声功率的大小与航速的6次方成正比。在同一流场模型下,基于偶极子换算关系下的高航速原型预报值和大涡模拟计算值总声功率级和总声源级误差分别为1.2 dB和2.3 dB。 展开更多
关键词 流噪声 suboff 声源特性 相似律 偶极子
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X舵在不同位置时SUBOFF潜艇的水动力特性 被引量:1
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作者 王祥瑞 王琨 +1 位作者 焦波 卜治丞 《山东交通学院学报》 CAS 2023年第2期109-116,共8页
为分析X舵在不同纵向位置时现代潜艇的水动力特性,采用计算流体力学进行数值模拟,采用非结构网格研究X舵在3个位置时SUBOFF潜艇在不同来流速度下直航所受总阻力,及在攻角为±5°、±10°下所受纵向力、垂向力和俯仰力矩... 为分析X舵在不同纵向位置时现代潜艇的水动力特性,采用计算流体力学进行数值模拟,采用非结构网格研究X舵在3个位置时SUBOFF潜艇在不同来流速度下直航所受总阻力,及在攻角为±5°、±10°下所受纵向力、垂向力和俯仰力矩,研究直航和俯仰运动状态下X舵纵向布局对潜艇水动力性能的影响,及对应的压力云图。对结果进行分析对比可知:X舵位置变化对潜艇所受纵向力的影响较小,但对垂向力和俯仰力矩影响增大;随X舵位置向后移动,潜艇的垂向力增大,俯仰力矩减小,两者均在攻角为±5°时变化最大。 展开更多
关键词 X舵 suboff潜艇 水动力 计算流体力学
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基于SUBOFF模型的轻质量小型超高速水下航行体的外形结构参数优化
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作者 邓尧 张健平 赵彦宾 《西南科技大学学报》 CAS 2023年第3期89-97,共9页
超高速航行体的外形结构是水介质阻力的主要影响因素。在航行体最大直径50 mm、材料45#钢(密度7.85 g/cm^(3))、质量1.0~1.2 kg的限定条件下,基于SUBOFF模型通过粒子群优化算法获得航行体首部、中间和尾部3部分长度范围均为30~40 mm;采... 超高速航行体的外形结构是水介质阻力的主要影响因素。在航行体最大直径50 mm、材料45#钢(密度7.85 g/cm^(3))、质量1.0~1.2 kg的限定条件下,基于SUBOFF模型通过粒子群优化算法获得航行体首部、中间和尾部3部分长度范围均为30~40 mm;采用数值模拟和理论分析相结合的研究方法分析了结构参数对航行速度和流阻系数的影响,结果表明当中间长度为30 mm、首部长度为35~40 mm、尾部长度为30 mm和40 mm时,航行速度衰减缓慢,流阻系数较小;采用Design-Expert软件对外形结构参数进一步优化,方差分析表明首部、中间和尾部长度3个因素敏感性次序为首部长度>尾部长度>中间长度,通过响应面分析得到最佳外形结构参数组合为首部长度40 mm、中间长度30 mm、尾部长度30 mm,经验证其流阻系数(2.53×10^(4))最小,优化结果合理。轻质量小型航行体首部、中间和尾部3部分长度对流阻系数的影响相互交互,结构优化时应综合考虑各部分长度。研究结果可为轻质量小型水下航行体外形结构优化设计提供参考。 展开更多
关键词 suboff模型 超高速航行体 外形结构参数 优化设计
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求解SUBOFF绕流问题的粘势流耦合方法 被引量:2
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作者 赵骥 朱仁传 缪国平 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期73-82,共10页
针对SUBOFF光体绕流问题,根据Helmholtz速度分解定理将流场速度分解为势流部分和非势流部分,代入到N-S方程推导得到耦合势流速度的关于非势流速度的控制方程,其中势流部分速度采用数值方法预先求得,非势流部分控制方程的表达与N-S方程一... 针对SUBOFF光体绕流问题,根据Helmholtz速度分解定理将流场速度分解为势流部分和非势流部分,代入到N-S方程推导得到耦合势流速度的关于非势流速度的控制方程,其中势流部分速度采用数值方法预先求得,非势流部分控制方程的表达与N-S方程一致,可直接采用传统N-S方程的计算方法求解。文中在Open FOAM平台内实现了SUBOFF绕流问题的粘势流耦合计算,通过对不同来流速度下的SUBOFF绕流的计算模拟,并将耦合方法计算获得的流场中的速度、压力等,与文献中试验结果以及传统计算流体动力学(CFD)等计算的结果进行仔细比较和分析,相关结果吻合良好。流场中的非势流部分速度分量在远场较小,甚至趋于0,论文分析考察了较传统CFD方法计算范围小的区域,将粘势流耦合方法与传统CFD方法进行了计算研究和对比。研究表明,粘势流耦合方法对区域大小不敏感,可以采用更小的计算区域,同时提高计算效率;该方法适用于绕流问题的计算模拟,为改善CFD计算效率提供了新的途径。 展开更多
关键词 粘势流耦合 OPENFOAM Helmholtz速度分解定理 suboff光体
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SUBOFF潜艇回收AUV流场的数值计算
5
作者 陈科 杜度 +2 位作者 许钧鑫 刘瑞杰 郭峰 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第z1期68-75,共8页
由于水下远距离传递信息困难,以及受自身携带能源的限制,水下无人航行器(AUV)需要通过母船回收进行能源补充与信息传递.为研究AUV水下回收时的复杂流场,本文基于STAR-CCM+软件,采用重叠网格技术对于潜艇回收AUV时的流场进行研究,分析了... 由于水下远距离传递信息困难,以及受自身携带能源的限制,水下无人航行器(AUV)需要通过母船回收进行能源补充与信息传递.为研究AUV水下回收时的复杂流场,本文基于STAR-CCM+软件,采用重叠网格技术对于潜艇回收AUV时的流场进行研究,分析了AUV在回收过程中受到的压力、流场中的漩涡和速度分布等水动力性能,为水下回收AUV提供了有益的参考. 展开更多
关键词 AUV 重叠网格 水下回收 CFD suboff
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基于RANS的suboff尾迹特征数值预报 被引量:1
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作者 孟庆杰 彭亮 邓海华 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第10期6-11,共6页
本文基于雷诺时均N-S方程(RANS),结合k-ε湍流模型及VOF(Volume of Fluid)方法,对在均匀流体及强分层流体中运动的suboff模型粘性流场及尾迹特征进行数值预报。首先,对均匀流体中suboff粘性流场进行数值试验,并通过网格无关性验证及sub... 本文基于雷诺时均N-S方程(RANS),结合k-ε湍流模型及VOF(Volume of Fluid)方法,对在均匀流体及强分层流体中运动的suboff模型粘性流场及尾迹特征进行数值预报。首先,对均匀流体中suboff粘性流场进行数值试验,并通过网格无关性验证及suboff水动力性能、艇体压力分布等计算结果与试验结果的对比验证了本文数值方法的有效性与可靠性。其次,实现了强分层流体中运动suboff内波尾迹的数值预报。通过对比2种工况下suboff尾迹特征的空间分部及细节流场,分析了内波对suboff尾迹的影响方式。 展开更多
关键词 RANS suboff 尾迹 内波
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RANS Simulation for the Maneuvering and Control of a Suboff Submarine Model 被引量:5
7
作者 Jinyu Ren Dezhi Xu Jing Xu 《Fluid Dynamics & Materials Processing》 EI 2020年第3期561-572,共12页
Submarine maneuverability has been analyzed by means of computational fluid dynamics(CFD).This approach provides an alternative,accurate,and cost-effective method for simulating actual flow.The numerical results show ... Submarine maneuverability has been analyzed by means of computational fluid dynamics(CFD).This approach provides an alternative,accurate,and cost-effective method for simulating actual flow.The numerical results show that the numerical simulation of the viscous flow related to a moving submarine based on the RANS equation with a relevant turbulence model can not only provide rich flow field details such as flow separation,but also accurately predict its hydrodynamic performance.The present study indicates that CFD can be used to forecast the submarine’s maneuverability in the initial design stage.The present results will be used in the future as a basis for analyzing methods to reduce the vibration and noise generated by the submarine. 展开更多
关键词 RANS equations numerical simulations suboff submarine model
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连续分层环境中Suboff激发的自由面尾迹数值仿真
8
作者 吴建威 余昊成 +3 位作者 王赟 孟庆杰 彭亮 郑建国 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第11期20-26,共7页
水下航行体与水体的相互作用会在自由面形成特定的水动力尾迹。为了研究水动力尾迹的产生机理及其特征,本文采用非定常雷诺平均(Unsteady Reynolds-Averaged Naiver-Stokes,URANS)模型以及VOF(Volume of Fluid)方法对连续分层环境中全尺... 水下航行体与水体的相互作用会在自由面形成特定的水动力尾迹。为了研究水动力尾迹的产生机理及其特征,本文采用非定常雷诺平均(Unsteady Reynolds-Averaged Naiver-Stokes,URANS)模型以及VOF(Volume of Fluid)方法对连续分层环境中全尺度Suboff激发的自由面尾迹进行数值仿真研究。首先,研究密度连续分层对自由面尾迹特征的影响。将连续分层环境中Suboff周围的流场结构以及自由面尾迹与单层液体环境中的结果进行了详细的比较。其次,对连续分层环境中不同潜深下自由面尾迹特征进行了研究。结果表明,在潜深为20 m,速度为30 kn时,自由面最大波高达3.35 m。随着潜深的增加,Suboff运动对自由面的扰动减弱,自由面尾迹的特征也变得更加微弱。 展开更多
关键词 连续分层 suboff 尾迹 RANS
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基于壁面模化大涡模拟的SUBOFF壁面脉动压力特性分析
9
作者 和康健 潘治 +1 位作者 赵伟文 万德成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期189-197,共9页
采用壁面模化大涡模拟方法,通过近壁面边界层内层流动的壁面应力模型模化处理以及边界层外层和远场流动直接数值求解,对均匀来流中的SUBOFF潜艇主体模型周围的流动进行数值模拟。分析模型平行中体监测点处的壁面脉动压力特性,获得壁面... 采用壁面模化大涡模拟方法,通过近壁面边界层内层流动的壁面应力模型模化处理以及边界层外层和远场流动直接数值求解,对均匀来流中的SUBOFF潜艇主体模型周围的流动进行数值模拟。分析模型平行中体监测点处的壁面脉动压力特性,获得壁面脉动压力的自功率谱密度曲线。平行中体区域的湍流边界层发展较为充分,不同测点处的脉动压力自功率谱密度变化基本相同,随频率增加而逐渐降低。 展开更多
关键词 湍流边界层 壁面脉动压力 壁面模化大涡模拟 suboff
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基于壁面模化大涡模拟的SUBOFF壁面脉动压力数值研究
10
作者 范国庆 何宜航 +1 位作者 赵伟文 万德成 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2024年第1期109-115,共7页
该文基于开源计算流体力学平台OpenFOAM,采用壁面模化大涡模拟中的非平衡壁面模型,对雷诺数Re_(L)=1.2×10^(7)(L为艇长)下的SUBOFF艇体绕流问题开展了数值研究。通过Liutex涡识别方法,该文给出了艇体近壁流动的涡结构分布,提取了... 该文基于开源计算流体力学平台OpenFOAM,采用壁面模化大涡模拟中的非平衡壁面模型,对雷诺数Re_(L)=1.2×10^(7)(L为艇长)下的SUBOFF艇体绕流问题开展了数值研究。通过Liutex涡识别方法,该文给出了艇体近壁流动的涡结构分布,提取了艇体表面的时均压力系数,与实验数据进行了对比,并在此基础上重点研究了壁面模化大涡模拟对壁面脉动压力的预测,给出了不同区域的壁面脉动压力频率谱、平行中体处流向和周向波数-频率谱。研究结果表明:壁面模化大涡模拟能够准确预测艇体表面时均压力分布;脉动压力预测方面,艇体首部转捩区的压力脉动更为剧烈,脉动压力谱级整体高于充分发展湍流区;从脉动压力流向波数-频率谱中可观察到湍流能量集中的迁移脊,很好地反映了湍流的时空关联特性。 展开更多
关键词 壁面模化大涡模拟 壁面应力模型 壁面压力脉动 suboff 波数-频率谱
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SUBOFF潜艇非线性流动噪声数值预报研究 被引量:3
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作者 于连杰 杨路春 +1 位作者 赵伟文 万德成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期229-239,共11页
目前常用的预报非线性水动力噪声的方法是可穿透积分面FW-H方程,但是当涡量穿过积分面的瞬间会产生虚拟的声压信号,导致计算准确性下降。论文基于原始的FW-H方程预报线性噪声,使用直接体积分方法预报非线性噪声,消除虚假信号干扰,并结... 目前常用的预报非线性水动力噪声的方法是可穿透积分面FW-H方程,但是当涡量穿过积分面的瞬间会产生虚拟的声压信号,导致计算准确性下降。论文基于原始的FW-H方程预报线性噪声,使用直接体积分方法预报非线性噪声,消除虚假信号干扰,并结合双网格方法来降低计算量。使用开源CFD工具包OpenFOAM求解器进行流场大涡模拟及声学预报计算。以SUBOFF潜艇为研究对象,从近场和远场角度分析非线性声压频域分布特征,并对双网格方法的计算精度和效率进行了分析。研究结果表明,在声网格尺度合适的前提下,双网格方法能够显著提高非线性噪声的计算效率并保证计算精度。 展开更多
关键词 流动噪声 FW-H方程 非线性声压 suboff潜艇 OPENFOAM
原文传递
基于多域拼接网格技术的艇桨自航数值计算方法
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作者 马小刚 胡小菲 +1 位作者 何朋朋 贺伟 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2024年第2期272-278,共7页
基于多域拼接网格技术,采用RANS方法并结合滑移网格技术,建立艇桨自航数值计算方法.以标准SUBOFF全附体模型和INSEAN E1619螺旋桨为研究对象,采用多域拼接网格技术分别生成多套艇体阻力以及螺旋桨敞水性能计算网格,开展了网格收敛性与... 基于多域拼接网格技术,采用RANS方法并结合滑移网格技术,建立艇桨自航数值计算方法.以标准SUBOFF全附体模型和INSEAN E1619螺旋桨为研究对象,采用多域拼接网格技术分别生成多套艇体阻力以及螺旋桨敞水性能计算网格,开展了网格收敛性与有效性分析.通过将不同密度的艇体阻力计算外域网格与螺旋桨敞水性能计算旋转内域网格进行拼接组成三套艇桨自航数值计算网格,完成了艇桨自航数值计算的网格收敛性分析.采用所建立数值方法计算了艇桨模型在不同航速下的自航因子,并与文献结果进行了比较.结果表明:伴流分数与相对旋转效率的计算误差在4%以内,推力减额的计算误差在8%以内.该方法克服了艇桨自航数值计算时需要完全重新划分网格的弊端,保证了艇桨自航数值计算与艇体阻力、螺旋桨敞水性能数值计算网格的一致性. 展开更多
关键词 网格拼接 suboff E1619螺旋桨 涡旋结构 自航特性
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密度分层介质中水下航行体绕流涡演化特性
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作者 张彬 周根水 +3 位作者 高德宝 杜欣明 樊晓冰 刘建华 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期31-39,共9页
在真实海洋环境中,海水存在密度分层。当水下航行体在密度分层界面附近航行时,其尾流会破坏初始密度分层界面,形成分层尾迹。分层尾迹是非声目标特征之一,分层尾迹探测已成为水下航行体探测的新兴技术。为建立分层环境水下航行体尾迹探... 在真实海洋环境中,海水存在密度分层。当水下航行体在密度分层界面附近航行时,其尾流会破坏初始密度分层界面,形成分层尾迹。分层尾迹是非声目标特征之一,分层尾迹探测已成为水下航行体探测的新兴技术。为建立分层环境水下航行体尾迹探测的理论基础和方法,应先探明水下航行体绕流涡系在密度分层介质中的发展演化特性。本文以缩比SUBOFF模型为研究对象,开展了实验测试和大涡模拟,得到了水下航行体绕流涡系在密度分层介质中的精细流场,大涡模拟和实验测试结果与相关文献测试结果基本吻合。研究发现:由于模型尾部分离涡存在强非定常性,尾流中盐水与淡水的掺混表现出多尺度特征;较强的孤立涡结构在掺混分层流体的过程中,逐渐演化为规则结构并脱离分层主界面,分层界面在一定宽度范围内整体呈现出离散特征。研究表明,基于密度梯度的尾迹探测手段可以对水下航行体尾流场进行有效探测。 展开更多
关键词 水下航行体 密度分层 尾流 大涡模拟 粒子图像测速 suboff模型
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Investigation of the Interaction Between the Free Surface and A Semi/Shallowly Submerged Underwater Vehicle
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作者 ZHU Xin-yao HAN Yue +1 位作者 YANG Pu ZHANG Dai-yu 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2024年第5期771-784,共14页
The present study aims to investigate the interaction between the free surface and a semi/shallowly submerged underwater vehicle,especially when the submergence depth h is smaller than 0.75D(D:submarine maximum diamet... The present study aims to investigate the interaction between the free surface and a semi/shallowly submerged underwater vehicle,especially when the submergence depth h is smaller than 0.75D(D:submarine maximum diameter).In this respect,the straight-ahead simulations of the generic SUBOFF underwater vehicle geometry are conducted with constant forward velocities using the Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANS)equations with a Shear-Stress Transport(SST)k-ωturbulence model in commercial code Fluent,at submergence depths and Froude numbers ranging from h=0 to h=3.3D and from Fn=0.205 to Fn=0.512,respectively.The numerical models are verified against the existing experimental data.The analysis of the obtained results indicates that in the case of the semi and shallowly submerged underwater vehicle(UV),both the submergence depth and forward velocity have a great effect on the behaviors of hydrodynamic forces acting on the UV.The magnitude of maximum total resistance may reach almost five times the value of resistance exerted on the totally submerged hull.Both the forces acting on the UV and the generated waves when the submergence depth h is smaller than 0.75D are significantly different from those whenr h is larger than 0.75D.The conclusions can be used as reference for future research on near free surface motions of underwater vehicles and the design of small water-plane area twin hull. 展开更多
关键词 free surface effect underwater vehicle hydrodynamic characteristics suboff geometry wave-making computational fluid dynamics(CFD)
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X形艉水下航行体姿态角对舵水动力特性的影响
15
作者 陈纪军 潘子英 +3 位作者 郑文涛 陈默 夏贤 肖冬林 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第1期99-106,共8页
[目的]X形艉布局的水下航行体及操纵策略特殊,受主体姿态角影响的X形艉舵特性与十字形艉布局的不同。[方法]基于SUBOFF模型的X形艉布局方案,通过数值计算分析变单舵、变单舵耦合攻角以及变单舵耦合漂角时的操纵性水动力特性,并按照现有... [目的]X形艉布局的水下航行体及操纵策略特殊,受主体姿态角影响的X形艉舵特性与十字形艉布局的不同。[方法]基于SUBOFF模型的X形艉布局方案,通过数值计算分析变单舵、变单舵耦合攻角以及变单舵耦合漂角时的操纵性水动力特性,并按照现有的船标推荐公式,对舵角/姿态角耦合下的操纵性水动力特性进行拟合研究。[结果]结果表明,X形艉水下航行体变单舵时,舵与主体间存在较强的相互作用,使得两个正交平面内的水动力(矩)存在差异;区别于无主体姿态角时的X舵水动力特性,耦合主体姿态角后的X舵水动力特性明显受到主体的影响。在研究的姿态角及舵角范围内,右上舵和左下舵舵效分别随姿态角的增大而减小和增大。舵导数相对变化量值最大达16%。[结论]研究结果可为X形艉水下航行体操控及仿真评估分析提供参考。 展开更多
关键词 X舵 水动力特性 suboff 数值模拟 数学模型
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潜艇扭曲舵对推进效率影响研究
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作者 叶金铭 郑子涵 +1 位作者 杨万里 张迪 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第13期30-35,共6页
为了提高潜艇螺旋桨的推进效率,提出一种潜艇新型扭曲舵。研究扭曲舵对潜艇螺旋桨推进效率的影响,以SUBOFF潜艇模型为研究对象,采用数值计算方法,分别对安装常规舵和扭曲舵时潜艇的水动力性能进行计算,对比分析扭曲舵对潜艇阻力、螺旋... 为了提高潜艇螺旋桨的推进效率,提出一种潜艇新型扭曲舵。研究扭曲舵对潜艇螺旋桨推进效率的影响,以SUBOFF潜艇模型为研究对象,采用数值计算方法,分别对安装常规舵和扭曲舵时潜艇的水动力性能进行计算,对比分析扭曲舵对潜艇阻力、螺旋桨推力、扭矩以及推进效率的影响。结果表明,相对于安装常规舵,安装扭曲舵的潜艇螺旋桨推进效率提高了8.22%,扭曲舵对潜艇阻力影响不大,可以忽略不计,且安装扭曲舵后,降低了潜艇整体的不平衡扭矩。研究结果为提高潜艇螺旋桨推进效率提供了新途径。 展开更多
关键词 扭曲舵 潜艇推进效率 suboff
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带附体潜艇绕流场数值计算与验证(英文) 被引量:13
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作者 邱辽原 石仲堃 +1 位作者 侯国祥 魏菲菲 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第3期341-350,共10页
采用k-ε湍流模型和有限体积法用求解RANS方程的方法,对全附体的SUBOFFAFF-8潜艇模型三维粘性绕流场进行了数值模拟计算。一种结合增强型壁面函数的两层模型被采用,以便在近壁区域采用精细网格来模拟边界层内的流场流动特征。给出了雷诺... 采用k-ε湍流模型和有限体积法用求解RANS方程的方法,对全附体的SUBOFFAFF-8潜艇模型三维粘性绕流场进行了数值模拟计算。一种结合增强型壁面函数的两层模型被采用,以便在近壁区域采用精细网格来模拟边界层内的流场流动特征。给出了雷诺数Re=1.2×107下模型表面纵中剖面线上半部分压力系数与摩擦阻力系数的分布,以及指挥台围壳与尾翼表面不同高度处的压力系数分布,同时计算了桨盘面处的尾流速度分布,并与有关文献给出的实测值进行了比较和验证,分布趋势基本一致,较相关文献给出的计算结果有相当大的改进,此外从指挥台围壳与尾翼后的速度矢量图观察到了与有关文献相同的涡旋流场结构,从而验证了该数值方法的有效性,为潜艇概念设计中评价设计方案优劣提供了重要的技术手段。 展开更多
关键词 涡旋结构 近壁模型 粘性流场 suboff模型 潜艇概念设计
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多面体网格在船体绕流计算中的应用 被引量:16
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作者 魏成柱 李英辉 易宏 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1144-1151,共8页
为了验证多面体网格在船体绕流、特别是存在自由面的高速船体绕流计算中的有效性,将多面体网格应用于动网格中,基于多面体网格对DARPA Suboff潜艇进行了数值计算;基于混合网格和动区域法对一种高速单体穿浪船进行了数值计算,并将数值计... 为了验证多面体网格在船体绕流、特别是存在自由面的高速船体绕流计算中的有效性,将多面体网格应用于动网格中,基于多面体网格对DARPA Suboff潜艇进行了数值计算;基于混合网格和动区域法对一种高速单体穿浪船进行了数值计算,并将数值计算结果同水池实验结果进行了对比.研究表明:同四面体网格相比,多面体网格能有效减少非结构网格的单元数量,并能用更少的网格单元获取相似甚至更好的计算结果;多面体网格在潜艇绕流计算上的应用效果非常好;结合Robust(Octree)网格生成方法可改善多面体网格的正交性和分层性,进而能够更好地捕捉波形和飞溅;混合网格结合动区域法可以将多面体网格应用于包含船体运动的数值计算. 展开更多
关键词 多面体网格 船体绕流 suboff潜艇模型 高速单体穿浪船 动网格 混合网格
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十字形和X形艉舵航行体的水动力特性对比 被引量:8
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作者 陈纪军 潘子英 +3 位作者 彭超 夏贤 邱耿耀 李永成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2020年第2期8-16,共9页
[目的]对于水下航行体的艉布局而言,相较十字形艉布局,X形艉布局具有不超宽、降低舵卡严重后果等优点。由于X形艉布局及其操纵较为特殊,其水动力特性与十字形不同。以SUBOFF为原型,通过数值计算对比十字形和X形艉布局航行体的操纵性水... [目的]对于水下航行体的艉布局而言,相较十字形艉布局,X形艉布局具有不超宽、降低舵卡严重后果等优点。由于X形艉布局及其操纵较为特殊,其水动力特性与十字形不同。以SUBOFF为原型,通过数值计算对比十字形和X形艉布局航行体的操纵性水动力特性。[方法]首先,对比十字形艉布局线性水动力的数值计算与模型试验数据,确定数值计算的网格参数;其次,对全动舵面积相同的X形艉布局航行体线性水动力进行预报,并与十字形艉布局进行对比;最后,采用体积力模拟螺旋桨抽吸,对比研究两方案操纵性水动力特性的差异。[结果]结果表明:在相同全动舵面积下,相较十字形艉,X形艉布局航行体水平面静不稳定系数略小,垂直面静不稳定系数略大;受相邻两舵干扰影响,X形航行体垂直面、水平面舵力特性具有较为明显的不对称性,舵导数减小约27%;抽吸显著改变了十字形和X形艉布局航行体的水动力,舵导数增大约15%~18%。[结论]研究成果可为水下航行体操纵性设计提供一定的借鉴。 展开更多
关键词 suboff 操纵面 水动力特性 静不稳定系数 数值模拟
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全附体潜艇粘性流场的RANS模拟及场量和涡量的校验分析 被引量:7
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作者 杨琼方 王永生 张志宏 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期567-573,共7页
采用相同拓扑结构和相近网格质量的4套网格和5种湍流模型,对全附体Suboff潜艇粘性流场进行RANS模拟,分析了网格密度、节点空间分布规律和湍流模型对计算精度的影响,详细校验了其力积分量、速度场量和涡量特征。结果表明:网格密度最大的G... 采用相同拓扑结构和相近网格质量的4套网格和5种湍流模型,对全附体Suboff潜艇粘性流场进行RANS模拟,分析了网格密度、节点空间分布规律和湍流模型对计算精度的影响,详细校验了其力积分量、速度场量和涡量特征。结果表明:网格密度最大的G4网格(140万)计算精度最高,总阻力较实验值误差为0.723%,其采用SST湍流模型时最优。计算得到的压力系数和剪切应力系数分布均与实验值吻合很好;桨盘面速度等值线分布计算精度与文献相当,轴向相对速度0.9以上的计算半径稍大于实验值,其余半径与实验吻合较好;桨盘面上0.25倍半径处速度分量沿周向分布计算精度较文献高,轴向分量与实验值吻合较好,径向分量峰值稍小于实验值,但峰值所处周向位置与实验值一致。成功捕捉到了附体端面绕流诱导对旋涡、附体叶根截面下游处项链形涡对、尾翼端面尾缘上方附着涡蹄、附体马蹄涡系、尾翼截面通道流体挤压作用诱导涡以及桨盘面涡量汇集的潜艇涡量场特征,且围壳端面绕流诱导对旋涡沿流动方向持续稳定,不影响桨盘面涡量场,均与文献中由大涡模拟模拟得到的定性结论一致。研究表明,在网格密度较大、节点分布合理、网格质量较高、湍流模型选取适当和壁面函数使用有效的条件下,RANS模拟潜艇粘性流场的场量和涡量特征同样具有很高的计算精度,能够在工程应用中有力支撑新型艇型设计与性能分析。 展开更多
关键词 潜艇 suboff RANS模拟 粘性流场 场量 涡量
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