水下航行體迎流噴水-氣數(shù)值模擬研究.pdf

1、一般船舶的摩擦阻力約占總阻力的60％~80%，特別是對諸如魚雷、潛艇等全部浸沒在水中運動的水下航行體而言，主要受到摩擦阻力以及粘壓阻力作用。不論是摩擦阻力還是粘壓阻力，其阻力值均與流體介質(zhì)密度成正比。在20℃標準大氣壓下，水的密度約為空氣的密度的800倍，若在水下航行體表面通入氣體，形成空氣薄膜或氣液混合層，介質(zhì)密度將大為降低，從而極大的降低航行體所受阻力，且與其他添加物質(zhì)法相比，在物體表面引入空氣顯然具有無污染的優(yōu)點。在水中引入氣體主

2、要有空化法和通氣法兩種方式，不少學者對此作過研究。
　　物體在水中運動時，來流速度在其前緣較短范圍內(nèi)急劇減小形成駐點，導致物體前緣形成高壓區(qū)，首尾壓差越大粘壓阻力越大，改善駐點區(qū)域高壓對于減小粘壓阻力具有重要作用。本文在前蘇聯(lián)學者 Sedov提出的在物體前緣迎流噴射的射流可以獲得推力的理論基礎上，提出在物體前緣迎流噴水的同時攜帶氣體，即迎流氣液同噴的構想，以期在改善水下航行體駐點區(qū)域高壓、減小粘壓阻力的同時，在水下航行體表面形成空

3、氣潤滑，降低其摩擦阻力。
　　本文選取 SUBOFF潛艇為研究對象，并在潛艇前緣設置噴氣/水口。在FLUENT中采用壓力耦合的半隱式解法以及RANS k-ε兩方程模型，在來流速度為5.144m/s，Re=2.32×107的條件下，首先對潛艇前緣迎流單相噴水進行了數(shù)值模擬，確定了較佳的噴水口面積以及噴水速度。其次，結(jié)合氣液兩相流的VOF模型，對潛艇前緣迎流氣液同噴進行了數(shù)值模擬研究，得出噴氣口面積、噴氣流量對潛艇流場特性以及阻力的影