X舵与十字舵潜艇水下定深回转特性分析

潜艇操纵性能的预测通常是在已经得到各水动力导数的前提下,利用数学模型来实现,该方法计算效率高但精度有限,无法研究潜艇周围流场分布情况且利用该方法对X舵的研究还不够深入。因此,为了对比研究目前国际上流行的X舵与十字舵两种艉操纵面形式,有必要尝试一种直观准确普适的CFD方法。本文利用现有的技术条件,整合整体动网格技术、六自由度运动方法、虚拟桨盘体积力法以及VOF法,直接模拟潜艇的水平面回转运动,从而更好地了解两种操纵面构型潜艇回转时的操纵性能。结果表明:本方法可以高效地获得回转参数,解决了回转运动模拟受到回流影响达到稳定状态时间长的问题;X舵潜艇的水平面回转灵活性要优于原十字舵潜艇。

十字舵与X舵潜艇的水动力性能数值比较

现代潜艇尾操纵面建筑形式主要选择十字舵与X舵,这2种形式的舵各有其优缺点。在以往关于这2种舵形潜艇操纵性水动力的研究中,有研究者通过编制潜艇六自由度运动仿真程序,对十字舵与X舵在水平面和垂直面的水动力性能进行了综合比较,得出X舵的水动力性能优于十字舵。本文以十字舵和X舵Suboff为研究对象,通过CFD数值方法模拟了潜艇直航运动和垂直面变攻角运动这2种具有典型代表意义的运动情况,分别计算了2种舵形潜艇的操纵性水动力,通过分析计算结果,定量地比较了在舵面积相等的情况下十字舵与X舵潜艇的水动力性能,得出与编程仿真相同的结论:X舵的水动力性能优于十字舵。