潜艇高压气吹除主压载水舱系统实验研究

为了验证推导建立的高压气吹除主压载水舱数理模型的准确性和合理性,设计了潜艇高压气吹除主压载水舱小比例模型,进行了不同模式下高压气吹除压载水舱小比例模型原理实验,得到了高压气吹除压载水舱排水性能以及吹除过程中主要性能参数变化情况,并分析了影响高压气吹除效率的各种因素.对比验证实验结果与建立的高压气吹除数理模型仿真结果表明,通过热力学方法建立数理模型中部分假设和简化是合理的,该模型能对压载水舱吹除过程进行正确表述.

潜艇内置式调整水舱的有限元计算

内置式调整水舱属于耐压液舱,而耐压液舱是耐压结构中最复杂的结构.参照前苏联的“耐压液舱强度和稳定性的计算方法”,设计了单壳体潜艇的内置式调整水舱的新结构形式,确定了主要参数,并在耐压液舱承受与舷外水相等的压力时,对内置式调整水舱区域的耐压船体、耐压液舱壳板、实肋板等结构进行了有限元计算.

潜艇主压载水舱高压气吹除系统数学模型

通过对潜艇主压载水舱高压气吹除系统物理模型进行合理简化,建立了主压载水舱高压气吹除过程的数学模型,并进行了仿真计算。仿真计算结果与实艇操纵情况基本吻合,说明本文所建立的数学模型是可行的。它为研究潜艇主压载水舱应急吹除时的运动规律和操纵控制方法提供了条件。

基于Fluent的潜艇高压气排水速率深度影响研究

深度是潜艇高压气排水速率的重要影响因素之一。基于Fluent流体计算软件,应用VOF两相流模型对高压气吹除主压载水舱过程进行数值模拟,研究高压气排水速率随潜艇深度变化的规律,并提出高压气在使用过程中所需注意事项。数值结果表明,在高压气吹除初始阶段,排水速率会有短时的波动过程。另外,随着潜艇深度增加,高压气稳定排水速率呈指数下降趋势,因此在潜艇应急浮起过程中,应适时解除水舱压力,以控制好潜艇纵倾和深度。

潜艇应急上浮机动不稳定性建模与仿真

为了避免潜艇在应急上浮过程中,由于较快的上浮速度以及较大的负攻角,水动力呈现强非线性,在横向流作用下潜艇可能产生过大的横倾角甚至失稳倾覆。基于艇体水流入射角和方向角定义下的潜艇非线性水动力描述形式及其试验结果,采用一种新形式的大攻角非稳态潜艇操纵运动仿真数学模型,对高压气吹除主压载水舱后潜艇应急上浮过程的运动状态进行预报。采用拉瓦尔喷管理论对高压气吹除主压载水舱的热力学过程进行建模,并将该过程计算得到潜艇所受的复杂激变力作为潜艇操纵运动仿真数学模型的控制输入,计算结果表明:相较于高压气吹除指数模型,采用的拉瓦尔喷管模型能更为真实地反映实艇高压气吹除过程,对潜艇应急上浮机动的运动状态预报更为准确。应急上浮过程中快速造成较大的尾倾角有利于抑制横倾角的增大,且横倾角主要受水舱吹除顺序的影响,受初始深度的影响较小。根据潜艇事故工况下的初始状态制定有效的高压气应急吹除挽回策略,是抑制应急上浮横倾角的主要手段。

基于VOF模型的潜艇主压载水舱吹除特性数值模拟

为准确掌握高压气应急吹除主压载水舱过程中气-水间的相互作用规律,基于RANS方法和VOF两相流模型对实尺度模拟主压载水舱的高压气吹除特性开展了数值仿真研究,分析了入口压力与出口背压分别对入射高压气体质量流量、主压载水舱排水速率以及水舱上部气压分布的影响,揭示了水舱内气水界面的生成与发展规律。仿真结果表明:应急吹除时主压载水舱排水速率呈现先波动后趋于稳定的变化规律,且水舱的内外压差始终在其耐压范围之内。研究结论可为潜艇指挥员紧急情况下果断采取应急吹除或短路吹除措施提供理论依据。

潜艇高压气吹除主压载水舱研究综述

采用高压气吹除主压载水舱是潜艇发生通海管路破损或高速航行尾卡大的下潜舵角时,最有效的挽回控制手段,因此,高压气系统对潜艇的安全航行具有举足轻重的作用。本文综述目前潜艇高压气吹除主压载水舱研究领域的进展情况、存在的问题和下一步应重点突破的方向,对潜艇高压气系统总体设计、高压气系统的合理使用、潜艇高压气吹除挽回控制等方面都具有指导意义。

潜艇高压气吹除压载水舱系统试验与仿真

分析了潜艇高压气吹除压载水舱物理模型特征,建立了高压气吹除压载水舱常规吹除理论模型。应用FLUENT软件中大涡模拟两相流VOF模型对处于理想气体状态的高压气吹除压载水舱过程进行了非定常仿真,分析了常规吹除中出水口流速和压载水舱中气-液体积变化,并与潜艇自航模试验数据进行比较,验证了高压气吹除压载水舱的理论模型。

考虑重力影响的高压气体吹除改进数理模型和试验对比分析

考虑重力对吹除过程的影响,改进现有压载水舱高压气体吹除数理模型,并对原始数理模型与改进数理模型进行差异对比。通过高压气体吹除系统的模型试验,验证改进数理模型的可靠性。最后,使用改进的数理模型对影响吹除效率的因素进行分析。结果表明:在吹除系统中,当流水孔面积达到一定值时,可能出现流水孔面积增大,但流水孔的水的质量流量几乎不变的情况;当等效喷管喉部直径足够大时,高压吹除的速率与等效喷管喉部直径关系较小。

船用碳钢在电解压载水中的初期腐蚀行为

为研究压载水电解处理技术对压载舱腐蚀的规律,采用静态挂片失重、电化学测试以及扫描电镜(SEM)等方法研究低碳钢在电解压载水中的初期腐蚀行为.结果表明:低碳钢在余氯质量浓度为7.5、17和28 mg/L的压载水中的腐蚀速度分别约为其在天然海水中的1.25、1.46和1.7倍,且余氯质量浓度越高,温度对腐蚀加速的影响越大;试样在电解压载水中的腐蚀过程由阴极反应中的传质过程控制;碳钢在余氯质量浓度为7.5和17 mg/L压载水中的腐蚀形貌留有剥蚀、断裂的特征.腐蚀产物能谱分析表明:电解压载水腐蚀产物中的氯元素含量降低,产物层对氯离子的渗入具有较强的阻碍作用.