层化海洋环境下潜艇水下航行阻力及兴波数值研究

基于计算流体力学(CFD)方法对采用SUBOFF标模的潜艇在层化海洋环境中航行问题进行数值模拟,考查航行速度、相对内界面位置、潜艇相对潜深、上下层流体密度对航行阻力和水面兴波的影响。研究发现,潜艇航行阻力系数随内界面弗劳德数Fr_(n)的增大先增大而后减小;在Fr_(n)=0.9左右取得最大值,随后减小并在Fr_(n)>2之后基本保持不变。在低速状态下,潜艇航行阻力系数在内界面以下时较大,在内界面处最小。在高速状态下,阻力系数曲线基本不随Fr_(n)变化而改变,潜艇在内界面处阻力系数最大,在内界面以上时最小。自由水面兴波模态随Fr_(n)增加逐渐由亚临界模态变为超临界状态,由存在横波和散波变为只存在散波。水面兴波波幅随Fr_(n)增大而增大,波长和波形夹角随着Fr_(n)增大而减小。数值结果中,自由水面兴波情况不随相对潜深的改变而改变。