潛體應(yīng)急上浮過程的水動(dòng)力分析.pdf

1、潛體包括潛艇、潛器及其他水下航行器。潛艇是海軍重要的威懾力量，潛艇的各項(xiàng)性能指標(biāo)中最重要的是潛艇的機(jī)動(dòng)性、隱身性與應(yīng)急安全性能。隨著潛艇水下航速的不斷提高和潛深的越來越大，潛艇在水下的運(yùn)動(dòng)不再是單純的平面運(yùn)動(dòng)，而是具有六自由度的空間運(yùn)動(dòng)。水下航行的潛艇，由于突發(fā)事件，如操縱設(shè)備故障而出現(xiàn)的不利縱傾、海水密度突然變化而發(fā)生的潛艇“掉崖”等現(xiàn)象，潛艇將無法保持定深航行而處于危險(xiǎn)狀態(tài)。為了防止面臨危險(xiǎn)的潛艇超過極限潛深或撞沉海底，最有效的手段

2、就是急速吹除各組壓載水艙中的海水，甚至吹除的同時(shí)拋棄固體可棄壓載，實(shí)施應(yīng)急上浮。本文以潛艇作為潛體代表為研究對(duì)象，從潛體應(yīng)急上浮數(shù)值計(jì)算方法、潛體應(yīng)急上浮過程數(shù)值模擬、潛體模型應(yīng)急上浮試驗(yàn)研究等方面對(duì)潛體應(yīng)急上浮過程的水動(dòng)力性能進(jìn)行深入研究。
　　本文首先建立了潛體應(yīng)急上浮過程的六自由度空間運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并針對(duì)潛體應(yīng)急上浮運(yùn)動(dòng)問題的特點(diǎn)，得出一套可行的數(shù)值計(jì)算方法，包括基于RANSE的控制方程、求解壓力耦合方程組的半隱式方法（SI

3、MPLE）、基于流體體積函數(shù)法（VOF）的自由液面處理技術(shù)、重疊網(wǎng)格技術(shù)、選用SST k-ω湍流模型、計(jì)算域網(wǎng)格的劃分、邊界條件的設(shè)置等等。其次，采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）計(jì)算方法，數(shù)值模擬開流水孔潛體潛深9米(潛深略大于1.6倍艇長(zhǎng))應(yīng)急上浮過程，較好的預(yù)報(bào)了開流水孔潛體潛深9米上浮過程做前進(jìn)運(yùn)動(dòng)、后退運(yùn)動(dòng)和接近垂直上浮運(yùn)動(dòng)的應(yīng)急上浮過程中的水動(dòng)力性能，分析了不同正浮力中心縱向分布位置對(duì)潛體應(yīng)急上浮過程的影響。再次，基于前期理論方面研