排放口结构对水下航行器热射流红外特征的影响

水下航行器动力系统循环冷却水经由排放口排出,与环境水体掺混换热形成热射流。热射流在环境水体中扩散、浮升并在水体表面形成红外特征。为探究排放口结构对水下航行器热射流红外特征的影响,文中采用仿真分析结合实验验证的方法进行研究。依托CFD计算软件平台建立水下航行器运动模型,设计不同半径比椭圆形排放口结构并对比热射流红外特征差异。通过缩比水池实验验证椭圆形排放口半径比对热射流红外特征的影响,同时验证仿真计算方法及设计参数的有效性。在椭圆形排放口的基础上,进一步设计排放口数量及分布位置,抑制热射流红外特征,提升水下航行器热隐身性能。根据仿真计算及实验结果可知,在排放流量相同的条件下,半径比越小的椭圆形排放口热射流掺混换热效果越好,红外特征越不明显。同时,增加排放口数量以及排放口分布位置采用两翼排列方式可以进一步加强热射流温度衰减,降低水面最高峰值温度。

椭圆形排放口水下航行器热射流特征仿真对比

为研究排放口结构对水下航行器热射流的影响,以椭圆形排放口结构为重点,建立不同半径比的椭圆形排放口仿真模型,采用计算流体动力学方法对不同半径比椭圆形排放口水下航行器的热射流特征进行研究。计算结果表明:当椭圆形排放口的半径比发生变化时,其热射流温度衰减特征和水面红外特征变化明显,其中结构2椭圆形排放口的热射流浮升高度和水面最高峰值温度的下降幅度最大,水面纵向扩散最大距离抑制效果明显。

遮流罩排放口对水下航行器热射流温度场影响的数值仿真

海洋环境水下航行器热射流排放口的结构形状直接影响排出热射流尾迹的温度衰减特性,优化排放口结构对于提升水下航行器的热隐身性能具有积极意义。建立水下航行器遮流罩排放口的物理和数学模型,采用有限体积法,对水下航行器热射流排放过程的进行仿真模拟,对比分析圆形排放口、椭圆形排放口以及遮流罩作用下的圆形排放口、椭圆形排放口的水下航行器排出热射流尾迹的温度分布及衰减情况。模拟结果表明,椭圆形排放口更有利于排出热射流尾迹的温度衰减,有遮流罩作用下,排出热射流尾迹温度扩散更快。

水下航行器热射流多孔排放口结构仿真分析

水下航行器动力系统循环冷却水经由排放口排出,与环境水体掺混换热形成热射流。热射流在环境水体中扩散、浮升并在水体表面形成红外特征。为探究排放口结构对水下航行器热射流红外特征的影响,本文采用仿真分析的方法进行研究。依托CFD计算软件平台建立水下航行器运动模型,设计不同数量、不同分布位置的排放口结构并对比热射流红外特征差异,抑制热射流红外特征,提升水下航行器热隐身性能。根据仿真计算结果可知,在排放流量相同的条件下,排放口采用两翼排列方式可以进一步加强热射流温度衰减,降低水面最高峰值温度。

温盐分层环境中航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应实验研究

基于分层流试验水池,采用移动多通道热电阻传感器阵对水下温度场进行测量,采用红外热像仪同步获取水面温度场,开展了温盐双分层环境下航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应的实验研究。实验结果证明,航行体尾流的水面效应主要依赖于运动尾迹强度,而浮力射流的扩散浮升受到温盐分层的抑制,只在初始阶段及排放口附近位置影响背景水体温度分布;航速增大,强化了运动尾迹对背景分层的扰动,而弱化了浮力射流的影响;航行体尾流水面热特征依赖于航行体深度,对于浮力射流初始速度不敏感。