波浪作用下圆柱型浮标运动仿真方法对比研究

为研究圆柱型浮标在波浪作用下的运动响应,分别采用基于势流理论和数值波浪水槽的浮标运动仿真方法对同一浮标模型进行仿真,并与试验结果进行对比。结果表明,对于垂荡运动,2种方法的求解精度均较高。对于纵摇运动,基于势流理论的方法预报规律趋势正确但定量误差较大,其优点是所需计算资源较少,可用于方案初步设计;基于数值波浪水槽的方法求解精度较高,但所需计算资源较多,能够指导浮标精细化设计。

基于数值波浪水槽的圆柱浮标运动仿真与分析

研究了不同海况条件下外形及重浮心距对圆柱形浮囊浮标运动响应的影响规律。使用雷诺平均的N-S方程(RANS)和流体体积模型(VOF),基于势流粘流相结合的方法,建立了数值波浪水槽。对比分析了不同物理时间下所造波的波形与理论波形,结果表明,该方法的造波精度满足工程应用需求。同时结合6自由度(6DOF)模型和重叠网格方法,在不同海况作用下对2种类型浮标的运动特性进行仿真。结果表明,文中所建立的浮标运动仿真分析方法是正确有效的,文中所做工作可为圆柱形浮囊浮标设计提供参考。

针对滑行艇水动力特性的非定常预报方法及应用

基于RANS方法和VOF模型,建立滑行艇定常水动力特性预报方法。在此基础上,针对艉吃水量求解问题,结合6DOF模型和重叠网格技术,建立滑行艇非定常水动力特性预报方法。典型算例验证表明,该方法能有效预报滑行艇的阻力和艉吃水量,预报精度满足工程应用需求。进一步应用该方法分析某滑行艇艇型底部细节设计对水动力性能的影响,结果表明,该方法可有效指导滑行艇精细化设计,弥补传统设计方法的不足。

水下无人平台动态布放UUV过程水动力特性

无人水下航行器(UUV)在无人平台动态布放时易受平台航行的干扰,因此对水下无人平台动态布放UUV过程水动力特性研究极为重要。文中基于雷诺平均法和k-ε湍流模型,使用重叠网格并结合多参考系模型,建立了一种适用于研究动态布放与双体分离的数值水池。通过开展典型算例研究,将仿真结果与标模试验结果进行对比,结果表明:该方法仿真误差小于8%,精度满足工程应用需求。进一步使用该方法对大型水下无人航行平台动态布放UUV进行仿真,对该状态下UUV水动力参数进行预报,并与自由航行状态参数进行对比,结果表明:布放状态下,UUV操作性较自由状态明显减弱,对布放过程与控制策略设计具有一定的指导意义。

国外水面/水下两用艇水动力设计启示

水面/水下两用艇具备水面高速和水下隐蔽渗透能力,一定程度上兼顾了干式、湿式蛙人运载装备的优点,是近年来国外蛙人运载装备的研究热点。文中对国外水面/水下两用艇发展现状进行了梳理,分析了其技术状态,并从水动力角度对国外水面/水下两用艇设计特点进行了深入剖析,针对水面/水下两用艇水动力设计中的技术难点给出了解决途径。文中工作可为我国相关装备研制提供参考。

水下拖曳浮标系统要素匹配性分析

水下拖曳浮标系统是水下航行器隐蔽通信和定位的重要手段之一,浮标、拖缆和拖带平台三要素之间的相互匹配对系统的使用至关重要。基于Ablow和Schechter提出的经典拖缆动力学分析方法,以某水下拖曳浮标系统为研究对象,研究分析了拖曳速度、拖带深度、浮标俯仰角等因素变化对拖缆位形和张力的影响;以满足拖带安全性和最小化拖带负荷为目标,建立了一种浮标、拖缆与拖带平台三要素匹配分析方法,分析了不同工况下的最优匹配规律,并提出了绞车及浮标相应的控制期望目标。研究结果表明:存在浮标最优俯仰角,使水下拖曳浮标系统满足拖带安全性、拖带负荷最小等要求,且最优俯仰角随拖曳速度的减小、拖带深度的增大而逐渐增大。