依托无人水下运载技术实验室构建创新型人才培养体系

高校实验室是科技创新及人才培养的重要场所。本文对西北工业大学航海学院无人水下运载技术实验室进行了分析,对实验室阶段性成果进行了介绍,强调了基础设施完备以及人才力量储备的重要性,提出了积极引导研究生参与科学研究,承担国家重大科技项目,培养学生的创新能力等项目建设及人才培养的方法。

航行体水下发射过程气幕降载特性

水下发射过程中在筒口附近形成气幕通道,可有效降低航行体出筒过程中表面高频脉动载荷.基于流体体积(VOF)均质多相流理论、标准的RNG k-ε湍流模型及重叠网格技术,研究筒口气幕对航行体表面脉动载荷的影响规律,分析气幕环境下的流场结构及流体动力演变特性,对比不同横流强度、燃气质量流率下气幕流场结构演变和出筒降载效果.结果表明,航行体出筒过程中,喷嘴喷出的高速燃气近似覆盖了航行体表面,并逐渐在发射筒口周围形成一个气体通道,显著降低了航形体表面载荷;有气幕条件下,航行体所受力矩与表面载荷均出现明显降低,其中所受力矩峰值降低了80.3%,航行体表面压力峰值最大降低了81.2%;提高横流速度,航行体表面压力峰值最大增加了56.7%;在质量流率由2 kg/s提高到16 kg/s时,航行体所受力矩降低了80.8%,表面压力峰值最大降低了82.8%.

水下滑翔机变浮力装置热力学仿真分析

水下滑翔机变浮力装置在工作时其驱动电机和泵产生的热量会对其内部结构产生影响,导致装置无法正常运行。针对这一问题,采用有限元方法,建立了变浮力装置热力学仿真模型,先对变浮力装置的活塞在理想匀速运动状态时在不同海水深度下到达热平衡时的温度场分布进行了仿真计算,获得了变浮力装置的温度随海水深度的变化规律。结果表明:在所选不同海水深度的工况中,海水深度为500 m时温度最低,在海面时温度最高;在海面处和100 m海深时,变浮力装置到达热平衡时的最高温度存在于右侧活塞上,分别为31.49℃和26.90℃,在所选其他海水深度的工况下装置到达热平衡时的最高温度均存在于泵模型的压盖上。文中同时对不同电机转速到达热平衡时的温度场分布进行了仿真,获得了1 500 m海深下变浮力装置温度随电机转速的变化规律,可知电机转速为5 000 r/min时,装置到达热平衡时的温度最高,为40.95℃,存在于泵模型的压盖上。根据仿真结果获得了该装置运行时温度较高的位置,为判别装置工作时由于温度过高而影响关键部件正常运行的可能性提供参考。

围壳形状对潜艇水动力噪声影响数值研究

围壳是水下航行器的突出结构,在水流的冲击下,会产生强烈的水动力噪声。为降低围壳产生的噪声,论文对围壳的外形进行了优化,研究了不同围壳形状对流噪声的影响和抑制效果。结合SST-SBES湍流模型和Ffowcs Williams-Hawkings声类比方法,对水下航行器水动力噪声问题进行了数值模拟。利用已有的试验数据与仿真结果进行了对比,验证了数学模型的可靠性。参数化分析了不同外形的围壳前缘和后缘对水下航行器流场和噪声的影响。结果表明,围壳前缘加装填角可以有效抑制噪声,整体声压级可以降低9.3 dB。