潜艇六自由度空间操纵运动直接数值预报

在潜艇设计初步阶段,高效可靠地评估其操纵性能具有重要意义。本文以DRDC-STR潜艇模型为研究对象,基于RANS方程及整体动网格技术,构建了潜艇六自由度空间操纵运动CFD直接预报方法,该方法中螺旋桨及舵水动力通过Star CCM+中的自编程序接口,以数值计算时间步长为更新间隔,实时作用于艇体上,极大地提高了计算效率。为验证文中方法的可行性,以加拿大国防发展与研究中心提供的潜艇操纵数值仿真模型作为参照,分别应用两种方法开展了空间螺旋及垂直面Z形的计算,仿真模型中的大部分水动力系数来源于该机构数十年的风洞与水池试验。对比结果表明,基于两种方法获得的潜艇运动时历曲线吻合较好,验证了文中方法的可行性。此外,通过CFD数值方法还可获得潜艇运动过程中的粘性流场细节信息,可为潜艇设计提供有力的支撑。