近冰面航行潜体受力及操纵仿真研究

冰层可以为潜体提供良好的隐蔽性,为潜体作战效能发挥提供极大帮助。研究潜体在冰层下航行时的受力及操纵方法,可以为潜体更好地履行使命任务提供有力支撑。以美国SUBOFF潜艇模型为研究对象,采用STAR-CCM+流体计算软件,对不同航速下的潜体近冰面运动进行数值计算分析,计算潜体受力及力矩。将潜体所受力及力矩与潜体空间六自由度方程结合,模拟潜体近冰面航行运动趋势,给出操纵方法。研究表明,近冰面航行会影响潜体航行深度及姿态保持,及时采用降速、首尾舵操舵、纵倾平衡水舱调水等操纵措施可有效控制潜体航行深度及姿态,避免触冰情况发生。

炉料的潜体阻力对高炉布料的影响

随高炉大型化及无钟炉顶的普及，炉料下落的高度加大，炉料在下落过程中所受的潜体阻力与重力较接近，对布料产生明显的影响。本文分析了炉料潜体阻力对高炉布料产生的影响。

潜体近水面波浪力试验研究

本文介绍了潜体模型近水面波浪力测试试验的方法，给出了试验结果。从一阶波浪力（矩）及平均二阶波浪力的测量分析结果与理论计算结果相比较来看，试验结果令人满意，说明本试验及试验分析方法、程序正确、实用，为今后水面及近水面物体波浪力测量试验打下了基础。

潜体波浪中近水面不同潜深和航向时运动和波浪力计算

本文对潜水细长体波浪中近水面运动和波浪力的计算 ,采用STF理论和Frank源分布紧密拟合方法预报波频运动和波浪力响应 ;采用Newman细长体方法和3-D修正处理计算垂直面低速潜体的二阶平均波浪力与力矩。该方法和计算程序的实用性和可靠性已经被多次模型试验结果比较、验证所证实。本文以某一国外典型潜艇为例 ,计算了七种潜深、七种相对浪向下艇体的近水面波频运动响应与波浪力响应 ,给出了几种运动与波浪力参数随潜深变化与浪向变化的计算实例。

深水爆炸水动压力场对潜体结构的动态影响

拓广DAA法用于预报水中一次冲上波对悬浮体的动响应；引入当量能量与当量深度概念，计算有自由水面的水下爆炸迁移气泡多次脉冲动力学特性；数值计算值与实测值作了对比，并给山水中存在圆柱亮时气泡脉动压力的经验公式。

两层流体中内孤立波与潜体相互作用数值模拟

提出基于双推板的内孤立波数值造波方法,对两层流体中内孤立波与潜体的相互作用进行了数值模拟,分析不同潜深下潜体所受的内孤立波载荷特性。结果表明,内孤立波对水下潜体的载荷作用是不可忽视的。特别地,当潜体位于内孤立波中时,其所受的垂向力要远比潜体位于内孤立波下时的大。

内孤立波对水平圆柱潜体作用力的计算

针对内孤立波对潜体的载荷作用,分析受力特性并建立合适的载荷计算方法.基于文献资料,选取mKdV(modified KdV)理论,建立两层流体中考虑浮力变化的内孤立波对顺流向放置潜体的垂向力及力矩的计算方法,使用Matlab编制计算程序.利用已有文献试验结果对本文计算结果的可靠性进行验证,分析潜体所受垂向力及力矩在内波流场中不同位置处的时历变化.结果表明,下凹型内孤立波在上层流体中对潜体的垂向力及力矩大于在下层流体中对潜体的垂向力及力矩.垂向力在波谷前、后位置方向相反,具有垂向上、下剪切特性,在穿越过程中会对潜体产生强大的垂向力矩,尤其是在内界面与波面之间的流体层中,密度变化导致潜体产生浮力差.潜体所受的总垂向作用力及力矩远大于内孤立波本身对潜体的垂向作用力及力矩,分层流体中浮力的变化对潜体的影响至关重要.

潜体近水面波浪力计算的数值方法

潜体近水面航行时将受到波浪力的作用．其中二阶垂向平均力和二阶纵摇平均力矩有可能使潜体浮出水面，因此正确估算作用在潜体上的二阶平均波浪力．对近水面航行的潜体十分重要。本文利用波浪上任意低航速三维物体波浪力的计算方法来计算近水面潜体的波浪力并与国际上椭球计算结果、试验结果相比比较吻合，说明了本方法的实用性。

潜体在两层海内波中的波浪力计算

本文以近似潜艇的细长回转体为模型,在两层海模式中三种不同潜深下,利用边界元法计算了内波对潜体的一阶垂荡波浪力和一阶纵摇波浪力矩,作为特例计算了近水面潜体的波浪力及力矩,并与实验结果进行了比较,两者吻合较好。

下凹型内孤立波对细长潜体运动特性影响的实验研究

在大型重力式分层流水槽中,采用重力塌陷造波和模型半柔性约束方法,结合位移和倾角测量技术,对下凹型内孤立波作用下的细长潜体模型运动特性进行了实验研究,获得了模型垂/纵荡、横/纵摇和质心轨迹运动规律。研究表明:细长潜体模型在下凹型内孤立波作用下的质心运动轨迹近似于椭圆;模型垂/纵荡和横/纵摇运动主要受到波幅因子α(内波波幅与模型长度之比)和潜深的影响;当α固定时位于内孤立波上/下方的模型主要表现为纵荡,而位于穿越内孤立波位置的模型主要表现为垂荡,实验进一步证实了模型运动特性与内孤立波内部流场分布的相关性。

时域中的潜体兴波研究(英文)

从格林定理出发,在边界面上布置Rankine源和偶极子,在时域中用时间步进法计算模拟了潜体近自由面运动的兴波现象,构建了一种处理兴波问题的计算模型。文中详细介绍了这种方法的理论推导和计算过程,并通过试算确定了适当的模型参数。通过对多个参数的变化调整,讨论了它们对潜体兴波阻力和波形变化的影响。大量的数值试验和与试验数据的比较,证实了该法作为三维数值波浪水池的一个支撑模型是可行、可靠的。

基于大涡模拟的开孔潜体流噪声数值模拟

基于大涡模拟(LES)方法和Lighthill声学类比方法,对一倒T型开孔进行流场及流激噪声进行数值模拟,计算所得结果与公开发表文献上的数值及实验结果吻合良好,验证了基于LES的流噪声数值模拟方法的可行性.在此基础上,对某三维开孔潜体(原型)及其改型进行了流噪声数值模拟,对潜体内腔流场及其噪声辐射结果进行分析,从数值模拟的角度验证了改型潜体在阻力和噪声性能上都要优于原型潜体.

两层流体中振荡水平圆柱潜体水动力特性

研究了有限深两层流体中水平圆柱潜体的振荡辐射问题。在线性势流理论框架内,建立求解辐射势的多极展开理论,提出附加质量和阻尼系数的计算方法,进行了数值计算分析,并且与均匀流中的情况进行比较。结果表明,在圆柱潜体的某个振荡频率范围内,流体的分层效应对其附加质量和阻尼系数是有重要影响的。同时,对水平圆柱潜体振荡产生的自由面和内界面波动特性进行了数值分析。

近水面潜体兴波阻力的数值预报和收敛性分析

基于Nobleses新细长船兴波阻力理论,以匀速直航的定深椭球体为对象,运用新的数值计算方法,考察了物面分块数目、单元节点数目、波向角积分范围和特殊函数的项数对0阶和1阶兴波阻力数值计算结果的影响,并将计算结果与有关权威资料综合互校,证实这种算法对近水面潜体兴波阻力预报是可行的。

潜体绕流及远场声特性分析

首先采用SST(shear-stresstransport)k-ω两方程湍流模型求解了潜体三维非定常粘性流场,然后基于Lighthill声类比理论,对潜体流噪声的远场特性进行了数值分析,并探讨了攻角的影响。研究结果显示,基于所研究的潜体外形,潜体在舷侧及深度等正横方向上的声辐射显著高于潜体在艏、艉等轴向上的声辐射,攻角的存在使声辐射增大。

潜体近水面航行兴波阻力计算

基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法计算了潜体近自由面航行的兴波阻力,构建了一种在时域中求解兴波阻力的计算方法.该方法是时域算法,其特点是从初值开始,利用非定常的自由面条件,通过时间步进迭代而逐步达到稳态.这种求解模式对于定常和非定常问题都适用.文中确定了计算模型和参数,数值计算结果与试验结果对比,证实了本方法是一种可行、可靠的时域算法.

不同流线型潜体抛石基床上的波生紊流场结构

为了研究不同流线型潜体抛石基床上的波生紊流场结构,本文采用粒子图像测速技术获取了规则波作用下的瞬时速度场。周期平均速度场显示,迎浪区域的涡旋主要生成于波谷过程,在迎浪堤脚处形成一个小型周期时均环流系统,矩形潜体迎浪堤角附近还存在一个更强的周期时均环流。背浪区域的涡旋主要生成于波峰过程,形成一对周期时均反向环流,同时背浪基肩上存在一个紊流遮蔽区。矩形潜体的相平均涡旋更靠近堤背,弧形潜体和半圆潜体的相平均涡旋则大致水平向下游对流。上述结果表明,潜体对流场的干扰导致波面和速度场变得不对称,进而影响建筑物的局部冲淤和结构受力,而潜体的线型对背浪面涡旋的分布和传递有显著影响。

细长潜体在层化海洋内波中受扰运动建模与仿真

在船舶流体动力学和内波动力学基础上,根据定解条件,建立了层化海洋内波对水下细长潜体的作用力的数学模型,结合潜体运动方程,对细长潜体在层化流体界面波中受扰运动进行了仿真。计算结果与实验结果的比较验证了该算法的有效性。

两层流中潜体运动与诱发内波特征关系研究

在两层流体中潜体运动会激发生成内波。文章通过编程控制潜体运动,使用动态分层法保证潜体运动时边界层不受影响,基于RANS方程多相流模型,采用求解相的体积分数方式捕捉内界面波形。潜体定常运动计算结果与实验结果相符,通过此方法,对比不同潜深下潜体诱发内波波高和波长随密度Froude数的变化特征,得到了诱发内波波高最大处的临界密度Froude数,重点研究了在临界密度Froude数处潜体加速运动和减速运动对诱发内波幅值及其波动过程的影响。

潜体在非均质流体中的平衡位置与平衡过程

以探空气球为例,讨论潜体在非均质流体中的平衡位置与平衡过程.