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。     

带附体水下航行体近底运动时引起的流场压力变化

基于势流理论,忽略水面兴波影响,以SUBOFF模型为对象,建立了水下航行体近底运动时引起的流场压力变化的数学模型,并应用Hess-Smith方法编程计算了SUBOFF模型的两种代表结构AFF-1和AFF-2近底运动时引起的流场压力变化.通过将SUBOFF模型表面压力系数的计算结果和实验数据进行比较,验证了该计算方法及程序的正确性和可靠性.对SUBOFF模型引起的水底压力变化特性进行了计算和分析.结果表明:SUBOFF模型指挥台围壳对水底压力变化的影响很小,可以忽略.     

潜艇水下低速航行时的安全操纵控制技术

针对潜艇水下低速航行时的操艇安全问题,在对潜艇水下低速航行工况的概念和使用时机进行分析的基础上,根据艇体和首、尾水平舵的水动力特性,结合实艇使用经验,研究并总结出潜艇水下低速航行时的安全操纵控制技术。这些技术对保障潜艇在水下低速航行时的操艇安全具有实际指导意义。     

基于STAR-CCM+的全附体潜艇尾流场数值分析

为充分了解潜艇周围的粘性流场特征,基于STAR-CCM+仿真软件对SUBOFF全附体模型的尾流场进行了数值模拟。通过将数值模拟结果与试验结果进行比较,系统分析了棱柱层网格的划分与湍流模型的选取对计算结果的影响。结果表明:SSTk-ω模型较适合应用在潜艇模型尾流场计算中,并且棱柱层的总厚度不能小于15mm,第一层计算网格节点到表面的无因次距离y+应在25到170之间。在此基础上,应用滑移网格技术对潜艇尾流场进行数值模拟,通过加密网格和减小时间步长使得轴向伴流分数与整体定常计算值吻合较好。     

三种艉部附体方案的粘性阻力数值计算

水面船舶艉部附体不但影响船舶的阻力,而且对螺旋桨的伴流分数以及推力减额也会产生较大影响。近年来,越来越多的研究者都重视使用数值方法进行船舶附体优化设计。在分析某排水型水面船舶艉部附体特点以及优化目标后,设计出两套艉部附体优化方案。通过数值计算方法对这3种方案的船体带附体模型在不同雷诺数条件下进行三维粘性流场的数值模拟。分析比较了它们的粘性阻力和螺旋桨桨盘面处的伴流,最后得到双尾鳍附件的最优方案。     

“巴克利”号驱逐舰Vs U66潜艇

1944年1月16日,德国海军格奥哈特中尉指挥的U66号U型潜艇从位于比斯开湾的法国洛里昂出航,开往西非沿岸的弗里敦至几内亚湾海域执行任务。U66号潜艇是一艘远洋ⅨC型攻击潜艇,1941年1月建成服役,水下排水量1232吨。由于在建造时它的艇体长度大幅增加,艇上燃料柜容量得到较大的提升,可储备燃油高达208吨。因此,其续航力也加大了,当在水面以10节速度航行时,其航程为13450海里。     

潜艇救生装备面面观

当潜艇失事沉没时,艇员可通过自救和外部援救2种方式脱离险境。自救脱险是一种机动、灵活的潜艇乘员自救方式,自救的主动权由艇员掌握。考虑到水压对艇员身体的影晌,因此自救脱险的深度有限,一般不超过180米。集体援救脱险亦称援潜救生,是以抢险救生部队为主,组成水面和水下支援力量,对坐沉水底不能自浮的失事潜艇及艇内人员进行援救。一般来说,援潜救生比自救脱险     

现代潜艇的基本结构(一) ——艇体的基本结构

潜艇为什么既能在水面航行,又能下潜到水下的一定深度并且能在水下保持长时间的潜航状态呢?要想解开这个谜,就应从了解潜艇的结构形式和潜艇所具有的结构强度开始。现代潜艇的艇体基本上是由耐压结构和轻型结构两部分组成。耐压结构包括耐压艇体、耐压指挥台以及耐压液舱等,是保证潜艇在安全深度之内能够从事水下运行的基本结构。轻型结构包括潜艇的指挥台围壳、上层建筑以及一些液舱等。轻型结构又进一步分为非耐压     

近自由面串列超空泡航行体的流动特性研究

近自由面串列超空泡航行体的多相流动现象非常复杂,涉及了自由面与空泡的耦合作用以及2个甚至多个超空泡流场的相互干扰。采用VOF方法数值模拟了不同浸没深度条件下串列航行体的多相流动,获得了串列航行体的超空泡演化特性和流场分布特性,分析了自由面对超空泡形态及波浪特征高度的影响。研究结果表明：串列双航行体的超空泡在发展过程中出现了2个超空泡互相融合与分离、尾空泡溃灭等现象;超空泡流场的彼此相互作用导致后发航行体进入了前发航行体的超空泡内部,导致后发航行体受到的阻力减小,航行体的串列布置使后发航行体实现了减阻效果;浸没深度较小时,自由面的作用明显,航行体的超空泡形态上下对称性较差,自由面兴起的波浪特征高度较大,前端高压区压力分布沿航行体中心线不对称。     

更静、更快、更深德国214型潜艇

德国是世界上最早使用潜艇的国家之一,在世界潜艇发展史中占有重要的地位,其U型潜艇在两次世界大战中战功显赫、闻名于世。二战结束前,德国开创性地在ⅩⅪ型潜艇上采用流线形艇体和使用水下通气管,首次实现了潜艇水下航速超过水面航速,使潜艇在潜望深度即可使用柴油机航行,大大提高了潜艇的隐蔽性,成为潜艇发展史上的一个里程碑。二战后,由于国际公约限制德     

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。     

“全能艇长”王再杰

“发现敌水面舰艇两艘,令你艇迅速接敌,伺机攻击。”“我已进入阵地,请求歼8-Ⅱ空中支援,干扰敌反潜直升机。我拟先攻击稍远侧翼敌舰,后攻击较近敌舰,攻击完后我将深潜航行撤离阵地,补给后待命。”“同意你艇方案。”……这是1999年12月某日东海舰队某潜艇支队××潜艇艇长王再杰接受上级考核组对该艇全训考核的最后一关:艇长实战模拟答辩。考题:高科技条件下立体     

水翼艇是怎样飞起来的

1水翼艇是利用艇体下的水翼在高速航行时产生的水动升力,将艇体托离水面航行的高性能船。水翼艇种类较多。按水翼数量的多少,分为双水翼艇(前后水翼)、单水翼艇（只有前水翼,又称翼滑艇)。按翼航时水翼是否穿越水面,分为割划式、全浸式两种。其中全浸式水翼艇又分、勾深浸式和浅式。按前后水翼承受的载荷不同,分为机式(首水翼承受70％、尾水翼承受30％)、     

一种特殊态势下的直升机反潜效能模型

从水面舰艇对鱼雷的防御角度考虑,把潜艇的鱼雷攻击过程分为鱼雷隐蔽航行段、鱼雷暴露航行段两部分.以水面舰艇编队受到潜艇自导鱼雷隐蔽攻击为想定,研究来袭鱼雷的各种征候,推导出潜艇发射鱼雷时的初始方位和初始距离.对潜艇发射鱼雷后的战术行动进行分析,从而确定舰载机搜潜区域,并推出理想状态下的舰载机搜潜发现效率的计算公式.     

单向拓扑下基于DMPC与改进APF的水面无人艇编队运动控制算法

多水面无人艇编队运动控制是多水面无人艇智能化的核心技术,也是当前研究的热点。重点讨论了编队部分成员无法获得编队平衡先验信息条件下的水面无人艇编队运动控制问题。首先,针对编队先验信息不平衡条件下无人艇编队保持困难的问题,将领航–跟随结构与分布式模型预测控制算法结合,通过设定通信优先级和单向拓扑结构,在分布式模型预测控制算法中引入假设状态空间和平衡状态空间,以实现部分跟随者无法获取编队平衡先验信息情况下的无人艇编队保持;其次,针对编队航行过程中障碍物规避安全性不足的问题,将改进的人工势场法与模型预测控制相结合,设计了无人艇自主避障控制器,提升了编队航行过程的安全性;最后,通过仿真平台对所提方案的可行性进行了验证。所提方法可以为进一步研究复杂环境下多水面无人艇编队运动控制提供参考。     

一种提高正横布置潜艇发射装置发射安全性的方法

正横布置的潜艇发射装置在发射鱼雷诱饵时,由于受潜艇航行带来的水流作用力的影响,鱼雷诱饵出管后将向潜艇的尾部方向回转,如果潜艇发射鱼雷诱饵时的航速较高,则这种回转将十分严重,有可能与发射艇的尾部相碰撞,这将给发射艇及鱼雷诱饵带来安全性问题.文中提出了一种鱼雷诱饵发射装置在艇上作向前倾斜的斜置式布置结构.数值仿真结果表明:此种布置方式可以削弱鱼雷诱饵出管以后的回转趋势,从而可以避免较高航速时鱼雷诱饵与发射艇的回转碰撞.     

仿生学推动潜艇驶入新世纪

襁褓中的隐身“皮动潜艇” 潜艇尽管对海面舰船的生存构成了很大威胁,以至被称为“水中杀手”。但随着反潜武器的发展,潜艇的生存也同样受到了威胁,因为:潜艇在航行中由于艇内机器的运转会发生噪声,容易被敌人探测;以特种钢材制作的艇体在运行时还会发射“红外线”,容易被探测并受到攻击;运行中的潜艇还会有尾流并排出废气,很难不被灵敏度极高的敌舰     

美不愿公开的“皮动潜艇”——襁褓中的杀手

潜艇尽管对海面舰船的生存构成了很大威胁,但是,随着反潜武器的发展,潜艇的生存也同样受到了威胁。这主要因为潜艇在航行中,一是艇内机器的运转会产生噪声,容易被敌人声呐探测到;二是这种以特种钢材制作的艇体在运行时还会发射红外线,容易被探测到并受到热寻的鱼雷的攻击;三是运行中的潜艇还会有尾流并排出废气,很难不被安装了日益提高“电子鼻”灵敏度的     

潜艇上浮出水运动及粘性流场直接数值模拟方法

为得到潜艇上浮出水运动及流场特性,以带流水孔柱形潜体为研究对象,基于RANS方程及SSTk-ω湍流模型,并应用重叠网格技术实现了不同工况下潜体上浮的直接数值模拟,获取了模型上浮过程中横倾、纵倾及上浮速度等参数的时历曲线及流场细节信息。研究结果表明:该方法较合理地反映了潜体的上浮运动规律,能够直观展现潜体出水及倾覆过程,可为潜艇上浮出水稳性的预报及分析提供可行途径。     

亚临界航速时双船水压场数值计算与实验研究

基于RANS方程,采用VOF方法,选用SST湍流模式,对两艘不同排水量Wigley船同向航行时的水压场进行了数值计算,并开展了双船水压场的实验研究,计算结果与实验结果吻合良好。研究表明:双船在浅水中航行时,由于两船及其引起的兴波相互作用,双船水压场负压峰值和负压延时等特征与两船相对位置密切相关,与单船水压场特征有明显区别。