学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

潜艇操纵运动粘性绕流数值模拟

作　者: 任晋宇
导　师: 邱磊
学　校: 华中科技大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 潜艇操纵运动水动力粘性绕流数值模拟
分类号: U661.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 83次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

操纵性是与潜艇航行安全和战术性能密切相关的一种重要航海性能。目前,对于潜艇操纵性研究最为可靠的方法是实艇/模型试验方法,但实艇/模型试验一般周期长,代价高,而且很难得到流动细节等信息,因此潜艇操纵性数值模拟研究广泛地引起了人们的兴趣。随着计算机技术与数值方法的飞速发展,数值模拟计算在潜艇操纵性研究中日益受到了广泛的重视,操纵数值水池可望在不久的将来变成现实并值得信赖。本文对操纵运动潜艇的三维粘性绕流流动进行了一系列的数值模拟并计算了作用于潜艇上的水动力和力矩。论文的主要工作如下:对椭球体有攻角的三维粘性绕流流动采用不同的湍流模型分别进行了数值模拟比较并计算了水动力,计算结果与现有的试验值和计算结果比较吻合。以SUBOFF潜艇模型为例,对潜艇主艇体和带指挥台围壳的主艇体作操纵运动的三维粘性绕流场分别进行了数值模拟,分析了主艇体的绕流特性及指挥台围壳与主艇体的相互作用。对潜艇尾翼升力粘性流动进行了数值模拟,并据此分析了尾翼流场特征和升力特性。最后,以SUBOFF和DARPA2模型为例,分别对作操纵运动的潜艇全附体的高雷诺数三维粘性流动进行了数值模拟并求取了作用于其上的水动力,其中,对DARPA2模型的数值模拟还考虑了变艇长的影响。论文数值计算结果与试验数据吻合良好,表明采用基于RANS方程的求解器数值模拟操纵运动潜艇的粘性绕流,不但能提供丰富的流场细节如流动分离现象,而且能比较精确地预报其水动力性能,在潜艇初始设计阶段可用于潜艇操纵性能预报,并可望为潜艇减振降噪的分析研究提供基础依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
  1.3 本文的主要工作  13-14
2 潜艇操纵运动粘性流模拟基本理论  14-22
  2.1 控制方程  14-15
  2.2 湍流模式  15-17
  2.3 网格生成及边界条件  17-18
  2.4 控制方程的离散及求解  18-22
3 操纵运动潜艇主体绕流数值模拟  22-39
  3.1 模型与计算区域  22-23
  3.2 模型网格的划分  23-24
  3.3 边界条件及湍流模型  24
  3.4 椭球体计算结果与分析  24-29
  3.5 SUBOFF 主艇体模型网格划分  29-30
  3.6 主艇体计算结果与分析  30-35
  3.7 带指挥台围壳的主艇体计算结果与分析  35-38
  3.8 本章小结  38-39
4 潜艇尾翼水动力特性数值计算  39-48
  4.1 计算模型及网格划分  39-41
  4.2 网格形状对计算结果的影响  41-42
  4.3 矩形尾翼水动力数值计算结果与分析  42-47
  4.4 本章小结  47-48
5 操纵运动潜艇全附体绕流数值模拟  48-56
  5.1 SUBOFF 全附体模型及网格生成  48-50
  5.2 SUBOFF 潜艇模型计算结果与分析  50-55
  5.3 本章小结  55-56
6 变艇长模型绕流数值模拟  56-65
  6.1 计算模型及网格划分  56-58
  6.2 DARPA-2 潜艇模型计算结果与分析  58-64
  6.3 本章小结  64-65
7 总结与展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-73
附录  73

潜艇操纵运动粘性绕流数值模拟

内容摘要

全文目录

相似论文