全附体潜艇的PMM仿真实验

针对潜艇水动力系数求解及流场预测问题,本文通过求解瞬态雷诺时均方程,结合SUBOFF潜艇模型的具体参数和重叠网格法,提出了一种计算潜艇平面运动机构试验(PMM)的仿真方法,实现了PMM的虚拟仿真。将仿真试验的计算结果运用傅里叶变换获得了潜艇的加速度、角加速度的水动力系数,同时计算出频率为0.4 Hz时的潜艇的流场变化。结果显示:PMM数值试验所求得的水动力系数与试验值吻合良好,其中,惯性类系数求解精度较高,大部分系数的误差在17%以内,而黏性类水动力系数的求解精度远不如直线拖曳试验或回转试验计算精度高,个别计算系数超过了50%。从数值试验的整体效果上看,PMM数值试验方法可以用于潜艇惯性类系数的初步求解和预报,而黏性类系数的精度有待进一步研究。

平面运动机构试验CFD仿真影响因素分析

为提高基于重叠网格法的平面运动机构试验的仿真精度,以SUBOFF标模为计算对象,对计算域大小、时间步长、运动频率和湍流模式等参数进行计算对比。结果表明:内部运动区域的大小对计算结果的影响可忽略;综合效率和精度,时间步长取1个周期300步较好;采用Realizable k-ε湍流模式与采用SST k-ω湍流模式得到的结果相差较小,前者与试验结果更为符合;当振幅取0.04 m或0.04 rad时,运动频率取0.1 Hz^0.5 Hz均可,对结果的影响相对较小;单个频率下的结果具有较大的随机误差,需根据多个频率进行线性仿真。采用研究所得方法进行仿真分析,并将仿真结果与试验结果相对比,发现加速度导数、位置导数和旋转导数的误差分别在35%、23%和33%以内,显现出模拟结果具有较高的精度,满足工程初步分析中的精度要求。