潜艇应急上浮六自由度运动及黏性流场数值模拟

为揭示潜艇应急上浮过程中的强非线性运动及水动力作用规律,基于RANS方程及流体体积模型,针对Suboff标模建立了潜艇应急上浮数值预报方法。通过开展不同纵倾攻角及斜航漂角下全附体模型的水动力计算,验证了该计算方法的有效性,确定了其适用范围,进而结合整体动网格技术模拟了潜艇的应急上浮过程,获得了艇体六自由度运动的时历参数及流场细节信息。数值模拟结果表明该方法能够较合理地描述潜艇上浮的运动规律,也证明了该方法在潜艇上浮多自由度运动及水动力性能研究中的潜力和适用性。     

潜艇上浮运动数值计算方法的研究与验证

预报潜艇上浮运动是探索研究潜艇上浮运动控制规律以及潜艇安全上浮的前提。就潜艇上浮运动的数值计算方法和计算流程进行了详细介绍,对数值计算方法中的湍流模型及离散格式等进行了优选。基于模型上浮试验结果,对数值计算的不确定度进行了分析且对数值计算结果进行了验证。证明了该数值计算的可靠性,并发现数值计算结果与试验结果很接近,验证了该数值计算方法的可行性,说明该数值计算方法和试验可为潜艇上浮运动的研究提供参考和借鉴。     

全附体潜艇模型回转运动流场数值模拟

为研究潜艇的回转运动,在RANS方程中引入旋转坐标系科氏力和艇体惯性离心力,并采用分块结构化网格技术,对全附体潜艇模型回转运动的流场进行了CFD数值模拟。首先,推导了旋转坐标系下流场计算的控制方程,给出了科氏力和艇体惯性离心力的表达式,并将其引入到动量方程中;然后,采用RNGk-ε湍流模型以及用户自定义函数方法设置了计算边界条件,数值模拟了全附体潜艇模型(DRAPA SUBOFF)的操舵定常回转运动流场;最后,分析了所计算流场的速度、压力和涡的分布及形态,分析表明计算结果符合其规律性。     

潜艇应急上浮机动不稳定性建模与仿真

为了避免潜艇在应急上浮过程中,由于较快的上浮速度以及较大的负攻角,水动力呈现强非线性,在横向流作用下潜艇可能产生过大的横倾角甚至失稳倾覆.基于艇体水流入射角和方向角定义下的潜艇非线性水动力描述形式及其试验结果,采用一种新形式的大攻角非稳态潜艇操纵运动仿真数学模型,对高压气吹除主压载水舱后潜艇应急上浮过程的运动状态进行预报.采用拉瓦尔喷管理论对高压气吹除主压载水舱的热力学过程进行建模,并将该过程计算得到潜艇所受的复杂激变力作为潜艇操纵运动仿真数学模型的控制输入,计算结果表明:相较于高压气吹除指数模型,采用的拉瓦尔喷管模型能更为真实地反映实艇高压气吹除过程,对潜艇应急上浮机动的运动状态预报更为准确.应急上浮过程中快速造成较大的尾倾角有利于抑制横倾角的增大,且横倾角主要受水舱吹除顺序的影响,受初始深度的影响较小.根据潜艇事故工况下的初始状态制定有效的高压气应急吹除挽回策略,是抑制应急上浮横倾角的主要手段.     

潜艇垂直面波浪力计算与运动仿真

为对潜艇在垂直面波浪力作用下的运动规律进行研究,基于PM谱长峰不规则波,采用Hirom近似公式计算垂直面波浪力。以某典型潜艇为对象,基于潜艇操纵运动线性模型,叠加波浪力,进行了潜艇近水面潜浮运动仿真。分析了不同浪向、波高、初始潜深、航速条件对潜艇潜浮运动响应的影响。进行了波浪干扰下潜艇操舵运动响应仿真,分析了波浪对操舵运动响应的影响。仿真结果能够较为真实地反应潜艇在垂直面波浪力干扰下的运动情况。计算模型与仿真程序系统满足检验的需求。     

潜艇集体逃生舱上浮水动力性能

针对潜艇集体逃生舱上浮过程的水动力问题,建立了典型集体逃生舱水下运动的数学模型,并重点对其释放后的上浮速度进行了数学仿真计算。然后,根据该流场的特点,合理选择求解条件,利用Fluent软件进行仿真分析。两种计算方法的结果吻合较好,结果表明:该集体逃生舱水下运动数学模型是正确的,其稳定上浮速度较大,在设计中应当进行控制。     

潜体运动图像匹配算法的研究

利用真正物理意义上的弹性模型来解决潜体运动图像变体匹配的问题,建立了海水介质中潜体运动图像的弹性模型,研究和实现了基于弹性网的潜体运动图像匹配算法.该算法较好地处理了某型潜体在不同时期同一区域尾迹图像之间的匹配问题,为研究潜体运动图像的形成和分析及探测运动潜体尾迹提供了决策手段和依据.     

波浪扰动下的小型潜射导弹出水动力学建模与仿真

运用Morison公式,提出波浪扰动作用下,考虑弹体运动与波浪耦合的导弹出水过程动力学模型,并对小型潜射导弹的出水过程进行仿真和分析。以弹体姿态变化为例,研究弹体运动与波浪间的耦合关系对波浪扰动作用的影响,分析海情等级、波浪相位、出水速度、出水姿态角等因素对导弹出水过程的影响。结果表明,考虑弹体运动与波浪间耦合关系的出水动力学模型更加准确;潜射导弹的小型性和快速出水特性有利于降低波浪对导弹出水姿态的影响;对快速出水的潜射导弹,波浪扰动分析时须考虑海情等级、出水时间和波浪相位的影响。     

潜艇舱室进水时应急挽回过程中的横摇运动

通过分析潜艇应急操纵情况下的横摇运动方程,提出了影响潜艇横倾变化的因素。然后,对不同事故状态下的舱室进水事故进行了数值仿真,确定采取不同挽回措施时潜艇运动状态的变化规律,验证潜艇状态参数对潜艇横倾变化的影响规律,并提出了减小应急上浮过程中横倾威胁的方法,以防止潜艇应急挽回过程中出现横摇、"枯叶"上浮现象。     

直升机单机等距螺旋应召搜潜效能模型与仿真

等距螺旋法是直升机应召反潜中常用的搜潜样式。潜艇位置误差及航速误差对螺旋搜潜概率及搜潜战术运用具有显著影响。依据研究问题的逻辑关系,分别建立了潜艇速度散布模型和等距螺旋搜潜效能模型,运用蒙特卡罗法对直升机应召螺旋搜潜效能进行分析评估。实例验证了模型的可信度,提出了存在潜艇速度误差条件下,延迟时间和预估航速的改变对于搜潜效能的影响。     

在研制核潜艇的日日夜夜里

刘馨同志不幸逝世,我们深感悲痛。他多年从事舰船科研,为海军装备现代化做出了可贵的贡献。——刘华清测试所承担了核潜艇水下发射导弹的出水弹道、出水姿态、流体动力、潜艇运动性能、结构响应、艇体强度及振动等问题的     

发射潜空导弹对潜艇生存概率影响

潜艇对抗反潜机中潜空导弹的使用是一个对潜艇生存概率产生重大影响的复杂的决策过程,运用贝叶斯网络将过程指标体系作为修后评价指标体系的先验知识。首先建立潜艇发射潜空导弹后潜艇生存概率的评价指标体系,然后,建立贝叶斯网络模型,通过改进的模糊综合评价方法确定了根节点的先验概率,通过专家经验法确定了子节点的条件概率,并给出了模型的具体求解步骤。最后将先验概率与条件概率输入Netica仿真软件,对贝叶斯网络进行仿真与分析。结果表明:提出的方法能够在一定程度上解决潜空导弹发射后潜艇的生存概率问题,为完善潜艇的作战理论和潜艇生存概率评估提供了借鉴。     

波浪作用下水下航行体出水成功概率预报

为了实现实测波浪作用下水下航行体出水成功概率预报,为潜艇作战提供一种水下发射的快速预报方法,基于边界元方法建立了水下航行体出水姿态计算模型,对不同波浪条件下水下航行体出水姿态参数进行了计算。同时,将不同波浪条件下的出水姿态参数进行集成,形成了规则波浪数据库。以渤海湾某时间段的实测海况作为发射环境,建立符合瑞利分布的波高概率分布模型,将尾部触水俯仰角作为判定条件,对实测波浪下水下航行体出水成功概率进行预报。计算结果表明,在考虑最恶劣工况下,相对于静水条件下的出水俯仰角偏差随着波高的增加而减小;相同波高下,受到出水相位的影响,出水俯仰角偏差呈余弦变化规律。该预报方法对于潜艇作战判定发射时机具有一定参考价值,为水下发射的成功概率预报提供参考。     

基于线列阵声纳的水面舰艇检查搜潜仿真

水面舰艇检查搜潜是其搜潜的主要方式之一.在分析潜艇运动模型和检查搜潜模型的基础上,对仿真环境进行假设,并建立单舰检查搜潜蒙特卡洛法模型,通过仿真试验对其在一定条件下检查搜潜效能进行研究,得出的相关结论对提亮水面舰艇反潜作战运用水平具有较大的实际应用价值.     

潜艇航速对应召磁异搜潜概率的影响

针对应召搜潜过程中潜艇航速对搜潜概率影响的问题,推导了潜艇航速与任一时刻潜艇位于任一位置概率的关系,在此基础上建立了潜艇航速与应召磁异搜潜概率的关系模型,并给出了一些典型情况下的计算结果。结果表明,应召磁异搜潜概率随潜艇航速的增加迅速下降,仅当非AIP动力的潜艇处于经济航速且潜艇初始分布半径较小、通报距离较近时,拥有较高的探测概率,该结果对于应召搜潜中指导磁探仪的作战使用具有一定的意义。     

层次分析法在对潜多目标威胁度评估中的应用

针对潜艇行动隐蔽的主要特点,引入层次分析法来解决潜艇威胁度评估问题。以水面舰艇对潜作战为背景,对影响潜艇威胁度评估的六种属性进行分析,提出基于层次分析法的多目标潜艇威胁度评估模型。通过建立层次结构模型,构造判断矩阵,获取了六种属性的权重值,并进行实例计算演示了评估的过程。该方法可一定程度地解决对潜作战多目标威胁度评估和排序问题,提高水面舰艇对潜火力分配效率。     

基于方位量测的舰艇对潜定位技术研究

结合舰艇拖曳线列阵声纳实际搜潜装备,利用舰载线列阵声纳测得的潜艇目标方位信息,建立了基于方位量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型,给出求解潜艇运动参数的定位算法,并对定位误差进行了分析,在定位模型及算法的基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向等因素对定位性能的影响,给出仿真结果并进行了分析,该结果对于指导实际反潜具有一定的实用价值。     

基于方位量测的舰艇对潜定位技术研究*

结合舰艇拖曳线列阵声纳实际搜潜装备,利用舰载线列阵声纳测得的潜艇目标方位信息,建立了基于方位量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型,给出求解潜艇运动参数的定位算法,并对定位误差进行了分析,在定位模型及算法的基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向等因素对定位性能的影响,给出仿真结果并进行了分析,该结果对于指导实际反潜具有一定的实用价值.     

破损潜艇应急起浮操纵控制研究

在建立高压气应急吹除模型的基础上,通过计算机模拟仿真对高压气吹除过程中计算型潜艇应急上浮的主要参数进行计算和分析,给出了艏部破损和舯部破损时操纵安全界限图中的进水限制线,提高了潜艇应急上浮操纵的安全性.     

基于STAR-CCM+的全附体潜艇水压场特性及附体影响性研究

潜艇航行引起的流场压强变化称为潜艇水压场,其特性常被应用于水雷,以实现目标探测,攻守兼备。考虑指挥台围壳、尾翼影响,以全附体艇体为研究对象,在验证性研究的基础上,基于粘流理论研究了潜艇水压场特性,揭示了附体对艇体表面、周围流场、水底流场的压强分布影响规律。结果表明：附体对艇体表面的压强分布影响显著,但影响范围局限于附体小区域,而对水底处的水压场影响仅在潜艇近底航行时才略显著,可见非近底航行工况下可忽略附体影响,实现潜艇水压场的快速预报;在研究近水面航行工况时,水面兴波对海底潜艇水压场的分布存在影响,具体影响潜艇水压场的峰值大小和位置等。