螺旋槳-艇體粘性流場的數值分析.pdf

1、粘性數值計算經過長期的發(fā)展與驗證，在計算能力與實用化方面發(fā)生了深刻的變化，目前已經成為潛艇研制中必不可少的技術手段。由螺旋槳驅動的潛艇尾部流動相當復雜，其周圍流場特別是尾流場不但是其水動力性能的基本反映，而且是艇體水動力噪聲的主要來源，因此潛艇（螺旋槳）尾流場流動特性的預報直接關系到未來新型潛艇的優(yōu)劣。為了迅速了解設計上的改動導致的流場結構變化，必須借助數值計算手段，所以在“數值水池”的研究過程中，全附體潛艇粘性繞流以及艇槳相互作用的數

2、值模擬具有重要的理論和實際意義。CFD軟件的出現(xiàn)開辟了潛艇（螺旋槳）流場研究的新途徑。它擁有很廣的幾何建模和網格劃分能力，多種可選的數值求解方法以及強大的后處理功能。借助CFD軟件這一平臺，研究人員能夠更快更好地完成研究工作。本文正是借助CFD軟件，對螺旋槳、潛艇繞流的粘性流場、阻力以及螺旋槳/艇體相互作用的流場進行了數值模擬。 本文首先推導了螺旋槳三維坐標的轉換公式，進行了螺旋槳敞水水動力性能的計算，并與試驗測量值做了比較；

3、同時對該槳的性能情況進行了一些數值計算考察。其次，對SUBOFF 潛艇全附體尾流場的數值模擬進行了計算分析，并與試驗結果進行對照，驗證了該數值方法對潛艇主附體尾流場計算的可行性，接著建模計算了尾翼處于不同位置的六種模型，考察其不同位置對潛艇尾流場及阻力的影響。最后，在前兩部分計算成功的基礎上，采用了混合面模型以及滑移網格模型分別對螺旋槳/艇體流場的整體進行了計算從而揭示了真實螺旋槳和船體之間相互干擾的內在規(guī)律，可作為研究螺旋槳和艇體相互

4、干擾提供更加精確和實用的研究手段。潛艇尾流場是其水動力性能的基本反映，也是艇體水動力噪聲的主要來源，因此潛艇尾流場流動特性的預報便顯得格外重要。由于新型潛艇對于自身的隱蔽性和機動性有極嚴格的要求，這種要求將導致從根本上革新傳統(tǒng)潛艇的設計方式，為了迅速了解設計上的改動導致的流場結構的變化，必須借助于一種比模型試驗方法更為經濟的研究手段。CFD軟件擁有很廣的幾何建模和網格劃分能力，多種可選的數值求解方法以及強大的后處理功能。借助CFD軟件這

5、一平臺，研究人員能夠更快更好地完成研究工作。 本文數值模擬了潛艇繞流的粘性流場及阻力。以SUBOFF 主艇體這一細長回轉體為研究對象，比較系統(tǒng)地研究了網格劃分形式、網格數量以及湍流模型對潛艇主體尾流場的影響，初步建立了比較規(guī)范化的、可靠的SUBOFF 潛艇主體尾流場數值模擬方法。然后，對SUBOFF 潛艇＋附體（指揮臺或尾翼）以及潛艇全附體尾流場的數值模擬進行了比較詳盡的計算分析，并與試驗結果進行對照，驗證了該數值方法對潛艇主