舰船运动对修改型简化护卫舰上方流场的影响

当护卫舰向前方行进时,由于舰船的纵摇和横摇运动,其飞行甲板上方的流场变得十分复杂,可能会严重影响舰载直升机的起降。文中通过改变机库高度和长度的比例,在静止状态和纵摇状态下对不同的修改型简化护卫舰(Simple frigate shape,SFS)上方的流场进行了数值研究,该SFS模型由机库和飞行甲板组成。对于不同的模型,对比分析了静止状态和纵摇状态下,飞行甲板上方的速度和压力云图,以及观测点和观测线上的速度分量变化。结果显示,不同模型中回流区的大小和再附点的位置有着明显的不同,同时揭示了在一个周期性纵摇运动中,回流区中心和再附位置的轨迹变化。另外,两个观测位置的速度分量也随着舰船运动产生了周期性变化。而且,静止状态和纵摇状态下的速度分量差异相当大,因此,静止状态下的流场不能准确的模拟纵摇状态下的流场。

舰船非定常气流场数值模拟

以SFS为研究对象,选择空间三阶MUSCL格式离散／动量插值法、二阶隐式时间积分方案、Smagorinsky-Lilly LES湍流模型对舰船气流场进行数值模拟.对结构网格密度进行敏感性检查,确保边界层网格在10层以上及y＋取值在101~102.将风速放大到0.3Ma,采用计算机集群进行并行解算,对非定常速度及其脉动值进行时频域转换,考察流场的谱特征.无量纲化的结果表明,SFS流场速度的脉动十分剧烈,非定常速度的时间平均与定常计算结果局部存在较大差异,最大为10%左右;且定常计算结果相对非定常时间平均值偏小,SFS流场的湍流能量集中在1 Hz以下.采用已有试验结果对仿真进行初步验证,结果表明仿真具有较高的可信度.