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尾翼迎流面积不变时Suboff尾部参数对桨盘面伴流品质的影响
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作者 边超 夏林生 +3 位作者 赵普 丁家琦 王晓放 刘海涛 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期14-25,共12页
[目的]探究水下航行体桨盘面伴流场均匀性随尾翼位置和尾部去流角的变化规律,揭示航行体尾部结构对伴流场的影响机理。[方法]采用计算流体力学(CFD)方法对水下航行体进行数值模拟分析,并对伴流场不均匀度指标进行高斯过程建模分析,探究... [目的]探究水下航行体桨盘面伴流场均匀性随尾翼位置和尾部去流角的变化规律,揭示航行体尾部结构对伴流场的影响机理。[方法]采用计算流体力学(CFD)方法对水下航行体进行数值模拟分析,并对伴流场不均匀度指标进行高斯过程建模分析,探究设计范围内结构-流场的形性协同响应,分析Suboff尾部结构对伴流场不均匀度的敏感性,探寻伴流均匀的Suboff尾部结构。[结果]结果显示,在固定尾翼迎流面积保证航行体操作性能和航行效率的情况下,尾翼位置和尾部去流角会对桨盘面不均匀度产生较大影响;当去流角θ=10°时,尾翼后移会使桨盘面伴流目标函数(WOF)值从0.124 5降至0.091 4;当去流角θ=20°时,尾翼后移会使桨盘面WOF值从0.104 9先升至0.114 5随后降至0.106 8;当尾翼轴向位置h=3.810 0 m时,去流角增大会使桨盘面WOF值从0.124 5降至0.104 9;当尾翼轴向位置h=4.114 8 m时,去流角的增大会加剧桨盘面的不均匀性,WOF值从0.091 4升至0.106 8;利用高斯过程建模分析和敏感性分析,改善Suboff的尾部结构能有效降低桨盘面伴流场的不均匀度。[结论]研究表明,对于尾翼迎流面积不变的Suboff模型,大的尾翼轴向位置与小的尾部去流角配置可显著提升桨盘面伴流场的均匀性,能为水下航行体尾部结构设计提供指导依据。 展开更多
关键词 船模 suboff模型 桨盘面不均匀度 尾翼轴向位置 尾部去流角 高斯过程 参数敏感性分析
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基于再附修正ASST模型的SUBOFF裸艇体水动力特性数值模拟
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作者 齐越洋 祝环宇 +4 位作者 韩盼盼 尤云祥 邱小平 马乔 吴凯健 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 2025年第1期1-7,共7页
RANS是工程中常用的CFD数值模拟模型,文中基于该模型对SUBOFF裸艇体的水动力特性开展数值模拟研究.传统SST(shear stress transport model)湍流模型采用了线性涡黏假设,难以描述复杂流场的各向异性流动现象.另外,传统SST模型对分离点的... RANS是工程中常用的CFD数值模拟模型,文中基于该模型对SUBOFF裸艇体的水动力特性开展数值模拟研究.传统SST(shear stress transport model)湍流模型采用了线性涡黏假设,难以描述复杂流场的各向异性流动现象.另外,传统SST模型对分离点的预测还可能出现延迟,使阻力预测值偏小.针对传统SST湍流模型的缺陷,提出使用各向异性的ASST(anisotropic shear stress transport)湍流模型及其再附修正来研究SUBOFF裸艇体的数值模拟计算问题,并对SST、SST(Reattach)、ASST及ASST(Reattach)4种湍流模型进行了比较研究.结果表明,相较于传统SST模型,ASST模型在预测SUBOFF裸艇的阻力上具有更高精确度,再附修正可有效克服阻力预测值偏小的问题,ASST(Reattach)模型在4种湍流模型中阻力预报性能最优.另外,针对不同站位的轴向及径向平均速度分布特性问题,4种湍流模型均能够取得与模型试验一致的数值模拟结果. 展开更多
关键词 suboff裸艇体 SST模型 SST(Reattach)模型 ASST模型 ASST(Reattach)模型
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基于壁面模化大涡模拟的SUBOFF壁面脉动压力数值研究 被引量:3
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作者 范国庆 何宜航 +1 位作者 赵伟文 万德成 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2024年第1期109-115,共7页
该文基于开源计算流体力学平台OpenFOAM,采用壁面模化大涡模拟中的非平衡壁面模型,对雷诺数Re_(L)=1.2×10^(7)(L为艇长)下的SUBOFF艇体绕流问题开展了数值研究。通过Liutex涡识别方法,该文给出了艇体近壁流动的涡结构分布,提取了... 该文基于开源计算流体力学平台OpenFOAM,采用壁面模化大涡模拟中的非平衡壁面模型,对雷诺数Re_(L)=1.2×10^(7)(L为艇长)下的SUBOFF艇体绕流问题开展了数值研究。通过Liutex涡识别方法,该文给出了艇体近壁流动的涡结构分布,提取了艇体表面的时均压力系数,与实验数据进行了对比,并在此基础上重点研究了壁面模化大涡模拟对壁面脉动压力的预测,给出了不同区域的壁面脉动压力频率谱、平行中体处流向和周向波数-频率谱。研究结果表明:壁面模化大涡模拟能够准确预测艇体表面时均压力分布;脉动压力预测方面,艇体首部转捩区的压力脉动更为剧烈,脉动压力谱级整体高于充分发展湍流区;从脉动压力流向波数-频率谱中可观察到湍流能量集中的迁移脊,很好地反映了湍流的时空关联特性。 展开更多
关键词 壁面模化大涡模拟 壁面应力模型 壁面压力脉动 suboff 波数-频率谱
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不同航速下SUBOFF流噪声频谱相似律研究
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作者 张咏鸥 瞿尧 徐鑫彤 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第5期52-58,共7页
研究流噪声与航速关系可以有效地解决高航速水下航行器流噪声预报的难题。基于Lighthill声类比理论,研究缩尺比为1∶24的SUBOFF模型在特定航速范围内的声源特性,得到了流噪声频域结果与航速关系,给出了不同航速下基于斯特劳哈尔数和航... 研究流噪声与航速关系可以有效地解决高航速水下航行器流噪声预报的难题。基于Lighthill声类比理论,研究缩尺比为1∶24的SUBOFF模型在特定航速范围内的声源特性,得到了流噪声频域结果与航速关系,给出了不同航速下基于斯特劳哈尔数和航速关系的流噪声频谱换算方法。研究结果表明,随着航速的提高,SUBOFF声指向性形状基本不变,低频范围内声辐射具有偶极子特性,辐射声功率的大小与航速的6次方成正比。在同一流场模型下,基于偶极子换算关系下的高航速原型预报值和大涡模拟计算值总声功率级和总声源级误差分别为1.2 dB和2.3 dB。 展开更多
关键词 流噪声 suboff 声源特性 相似律 偶极子
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求解SUBOFF绕流问题的粘势流耦合方法 被引量:3
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作者 赵骥 朱仁传 缪国平 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期73-82,共10页
针对SUBOFF光体绕流问题,根据Helmholtz速度分解定理将流场速度分解为势流部分和非势流部分,代入到N-S方程推导得到耦合势流速度的关于非势流速度的控制方程,其中势流部分速度采用数值方法预先求得,非势流部分控制方程的表达与N-S方程一... 针对SUBOFF光体绕流问题,根据Helmholtz速度分解定理将流场速度分解为势流部分和非势流部分,代入到N-S方程推导得到耦合势流速度的关于非势流速度的控制方程,其中势流部分速度采用数值方法预先求得,非势流部分控制方程的表达与N-S方程一致,可直接采用传统N-S方程的计算方法求解。文中在Open FOAM平台内实现了SUBOFF绕流问题的粘势流耦合计算,通过对不同来流速度下的SUBOFF绕流的计算模拟,并将耦合方法计算获得的流场中的速度、压力等,与文献中试验结果以及传统计算流体动力学(CFD)等计算的结果进行仔细比较和分析,相关结果吻合良好。流场中的非势流部分速度分量在远场较小,甚至趋于0,论文分析考察了较传统CFD方法计算范围小的区域,将粘势流耦合方法与传统CFD方法进行了计算研究和对比。研究表明,粘势流耦合方法对区域大小不敏感,可以采用更小的计算区域,同时提高计算效率;该方法适用于绕流问题的计算模拟,为改善CFD计算效率提供了新的途径。 展开更多
关键词 粘势流耦合 OPENFOAM Helmholtz速度分解定理 suboff光体
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SUBOFF潜艇回收AUV流场的数值计算
6
作者 陈科 杜度 +2 位作者 许钧鑫 刘瑞杰 郭峰 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第z1期68-75,共8页
由于水下远距离传递信息困难,以及受自身携带能源的限制,水下无人航行器(AUV)需要通过母船回收进行能源补充与信息传递.为研究AUV水下回收时的复杂流场,本文基于STAR-CCM+软件,采用重叠网格技术对于潜艇回收AUV时的流场进行研究,分析了... 由于水下远距离传递信息困难,以及受自身携带能源的限制,水下无人航行器(AUV)需要通过母船回收进行能源补充与信息传递.为研究AUV水下回收时的复杂流场,本文基于STAR-CCM+软件,采用重叠网格技术对于潜艇回收AUV时的流场进行研究,分析了AUV在回收过程中受到的压力、流场中的漩涡和速度分布等水动力性能,为水下回收AUV提供了有益的参考. 展开更多
关键词 AUV 重叠网格 水下回收 CFD suboff
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基于RANS的suboff尾迹特征数值预报 被引量:1
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作者 孟庆杰 彭亮 邓海华 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第10期6-11,共6页
本文基于雷诺时均N-S方程(RANS),结合k-ε湍流模型及VOF(Volume of Fluid)方法,对在均匀流体及强分层流体中运动的suboff模型粘性流场及尾迹特征进行数值预报。首先,对均匀流体中suboff粘性流场进行数值试验,并通过网格无关性验证及sub... 本文基于雷诺时均N-S方程(RANS),结合k-ε湍流模型及VOF(Volume of Fluid)方法,对在均匀流体及强分层流体中运动的suboff模型粘性流场及尾迹特征进行数值预报。首先,对均匀流体中suboff粘性流场进行数值试验,并通过网格无关性验证及suboff水动力性能、艇体压力分布等计算结果与试验结果的对比验证了本文数值方法的有效性与可靠性。其次,实现了强分层流体中运动suboff内波尾迹的数值预报。通过对比2种工况下suboff尾迹特征的空间分部及细节流场,分析了内波对suboff尾迹的影响方式。 展开更多
关键词 RANS suboff 尾迹 内波
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连续分层环境中Suboff激发的自由面尾迹数值仿真 被引量:1
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作者 吴建威 余昊成 +3 位作者 王赟 孟庆杰 彭亮 郑建国 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第21期20-26,共7页
水下航行体与水体的相互作用会在自由面形成特定的水动力尾迹。为了研究水动力尾迹的产生机理及其特征,本文采用非定常雷诺平均(Unsteady Reynolds-Averaged Naiver-Stokes,URANS)模型以及VOF(Volume of Fluid)方法对连续分层环境中全尺... 水下航行体与水体的相互作用会在自由面形成特定的水动力尾迹。为了研究水动力尾迹的产生机理及其特征,本文采用非定常雷诺平均(Unsteady Reynolds-Averaged Naiver-Stokes,URANS)模型以及VOF(Volume of Fluid)方法对连续分层环境中全尺度Suboff激发的自由面尾迹进行数值仿真研究。首先,研究密度连续分层对自由面尾迹特征的影响。将连续分层环境中Suboff周围的流场结构以及自由面尾迹与单层液体环境中的结果进行了详细的比较。其次,对连续分层环境中不同潜深下自由面尾迹特征进行了研究。结果表明,在潜深为20 m,速度为30 kn时,自由面最大波高达3.35 m。随着潜深的增加,Suboff运动对自由面的扰动减弱,自由面尾迹的特征也变得更加微弱。 展开更多
关键词 连续分层 suboff 尾迹 RANS
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X舵在不同位置时SUBOFF潜艇的水动力特性 被引量:1
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作者 王祥瑞 王琨 +1 位作者 焦波 卜治丞 《山东交通学院学报》 CAS 2023年第2期109-116,共8页
为分析X舵在不同纵向位置时现代潜艇的水动力特性,采用计算流体力学进行数值模拟,采用非结构网格研究X舵在3个位置时SUBOFF潜艇在不同来流速度下直航所受总阻力,及在攻角为±5°、±10°下所受纵向力、垂向力和俯仰力矩... 为分析X舵在不同纵向位置时现代潜艇的水动力特性,采用计算流体力学进行数值模拟,采用非结构网格研究X舵在3个位置时SUBOFF潜艇在不同来流速度下直航所受总阻力,及在攻角为±5°、±10°下所受纵向力、垂向力和俯仰力矩,研究直航和俯仰运动状态下X舵纵向布局对潜艇水动力性能的影响,及对应的压力云图。对结果进行分析对比可知:X舵位置变化对潜艇所受纵向力的影响较小,但对垂向力和俯仰力矩影响增大;随X舵位置向后移动,潜艇的垂向力增大,俯仰力矩减小,两者均在攻角为±5°时变化最大。 展开更多
关键词 X舵 suboff潜艇 水动力 计算流体力学
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RANS Simulation for the Maneuvering and Control of a Suboff Submarine Model 被引量:5
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作者 Jinyu Ren Dezhi Xu Jing Xu 《Fluid Dynamics & Materials Processing》 EI 2020年第3期561-572,共12页
Submarine maneuverability has been analyzed by means of computational fluid dynamics(CFD).This approach provides an alternative,accurate,and cost-effective method for simulating actual flow.The numerical results show ... Submarine maneuverability has been analyzed by means of computational fluid dynamics(CFD).This approach provides an alternative,accurate,and cost-effective method for simulating actual flow.The numerical results show that the numerical simulation of the viscous flow related to a moving submarine based on the RANS equation with a relevant turbulence model can not only provide rich flow field details such as flow separation,but also accurately predict its hydrodynamic performance.The present study indicates that CFD can be used to forecast the submarine’s maneuverability in the initial design stage.The present results will be used in the future as a basis for analyzing methods to reduce the vibration and noise generated by the submarine. 展开更多
关键词 RANS equations numerical simulations suboff submarine model
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基于SUBOFF模型的轻质量小型超高速水下航行体的外形结构参数优化
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作者 邓尧 张健平 赵彦宾 《西南科技大学学报》 CAS 2023年第3期89-97,共9页
超高速航行体的外形结构是水介质阻力的主要影响因素。在航行体最大直径50 mm、材料45#钢(密度7.85 g/cm^(3))、质量1.0~1.2 kg的限定条件下,基于SUBOFF模型通过粒子群优化算法获得航行体首部、中间和尾部3部分长度范围均为30~40 mm;采... 超高速航行体的外形结构是水介质阻力的主要影响因素。在航行体最大直径50 mm、材料45#钢(密度7.85 g/cm^(3))、质量1.0~1.2 kg的限定条件下,基于SUBOFF模型通过粒子群优化算法获得航行体首部、中间和尾部3部分长度范围均为30~40 mm;采用数值模拟和理论分析相结合的研究方法分析了结构参数对航行速度和流阻系数的影响,结果表明当中间长度为30 mm、首部长度为35~40 mm、尾部长度为30 mm和40 mm时,航行速度衰减缓慢,流阻系数较小;采用Design-Expert软件对外形结构参数进一步优化,方差分析表明首部、中间和尾部长度3个因素敏感性次序为首部长度>尾部长度>中间长度,通过响应面分析得到最佳外形结构参数组合为首部长度40 mm、中间长度30 mm、尾部长度30 mm,经验证其流阻系数(2.53×10^(4))最小,优化结果合理。轻质量小型航行体首部、中间和尾部3部分长度对流阻系数的影响相互交互,结构优化时应综合考虑各部分长度。研究结果可为轻质量小型水下航行体外形结构优化设计提供参考。 展开更多
关键词 suboff模型 超高速航行体 外形结构参数 优化设计
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填角对SUBOFF围壳脉动压力抑制效果的风洞试验研究
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作者 张璇 张楠 +3 位作者 陈默 崔城诚 郑文涛 余兰 《中国造船》 北大核心 2025年第2期53-61,共9页
水下航行体主、附体结合部的马蹄涡对湍流压力脉动有重要影响,如何抑制马蹄涡是流声耦合领域的重要课题。通过低噪声风洞试验和数值模拟,研究SUBOFF围壳原始模型和带填角围壳模型的湍流脉动压力特性,采用壁面微型传声器测量加装的填角... 水下航行体主、附体结合部的马蹄涡对湍流压力脉动有重要影响,如何抑制马蹄涡是流声耦合领域的重要课题。通过低噪声风洞试验和数值模拟,研究SUBOFF围壳原始模型和带填角围壳模型的湍流脉动压力特性,采用壁面微型传声器测量加装的填角对壁面脉动压力的影响和抑制效果。结果表明:SUBOFF围壳加装填角可降低逆压梯度,减弱流动分离和马蹄涡,进而明显降低湍流脉动压力;在10~1 000 Hz范围内,填角附近区域的脉动压力声压级可降低5~8 dB,而在远离填角的下游区域流动控制效果逐渐减弱,尤其是在围壳后部区域。研究结果可为水下航行体马蹄涡的流动控制提供参考。 展开更多
关键词 suboff围壳结合部 壁面脉动压力 填角 流动控制
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基于壁面模化大涡模拟的SUBOFF壁面脉动压力特性分析 被引量:1
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作者 和康健 潘治 +1 位作者 赵伟文 万德成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期189-197,共9页
采用壁面模化大涡模拟方法,通过近壁面边界层内层流动的壁面应力模型模化处理以及边界层外层和远场流动直接数值求解,对均匀来流中的SUBOFF潜艇主体模型周围的流动进行数值模拟。分析模型平行中体监测点处的壁面脉动压力特性,获得壁面... 采用壁面模化大涡模拟方法,通过近壁面边界层内层流动的壁面应力模型模化处理以及边界层外层和远场流动直接数值求解,对均匀来流中的SUBOFF潜艇主体模型周围的流动进行数值模拟。分析模型平行中体监测点处的壁面脉动压力特性,获得壁面脉动压力的自功率谱密度曲线。平行中体区域的湍流边界层发展较为充分,不同测点处的脉动压力自功率谱密度变化基本相同,随频率增加而逐渐降低。 展开更多
关键词 湍流边界层 壁面脉动压力 壁面模化大涡模拟 suboff
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潜艇主艇体模型水下水动力特性的数值分析
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作者 王欢 方尔正 洪连进 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第2期292-300,共9页
本文使用STAR-CCM+仿真软件对Suboff主艇体模型的三维粘性流场进行数值研究,以获得具有较高精度的数值计算方法。通过将仿真结果和试验结果对比,分析不同的湍流模型和网格划分对计算结果的影响。结果表明:雷诺应力湍流模型仿真结果与试... 本文使用STAR-CCM+仿真软件对Suboff主艇体模型的三维粘性流场进行数值研究,以获得具有较高精度的数值计算方法。通过将仿真结果和试验结果对比,分析不同的湍流模型和网格划分对计算结果的影响。结果表明:雷诺应力湍流模型仿真结果与试验结果最接近;当速度分别为5.92、10.00、11.84、13.92、16.00和17.99 kn时,相对误差小于3%的壁厚取值范围分别为:0.000 2~0.000 8 m、0.000 04~0.000 06 m、0.000 04~0.000 06 m、0.000 03~0.000 05 m、0.000 02~0.000 1 m、0.000 04~0.000 2 m,棱柱层总厚度取值范围为0.013~0.12 m,也可直接用公式计算。基于模拟分析结果,给出了AFF-1在改进网格划分方法后较为理想的数值计算结果。最后选择AFF-2模型验证了本文计算方法的准确性。 展开更多
关键词 数值计算 水下 suboff主艇体模型 suboff全附体模型 湍流模型 棱柱层 第一层厚度 总厚度
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扭曲舵潜艇的水动力性能及艉流场特性研究
15
作者 叶金铭 张迪 +1 位作者 郑子涵 杨万里 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期18-26,共9页
为了研究新型扭曲舵对潜艇水动力性能及艉流场特性的影响,本文采用SST k-ω湍流模型结合全域结构网格分别对带扭曲舵和常规舵的SUBOFF潜艇模型进行模拟计算,对比并分析常规舵潜艇和扭曲舵潜艇在自航状态下的推进性能、螺旋桨叶片压力分... 为了研究新型扭曲舵对潜艇水动力性能及艉流场特性的影响,本文采用SST k-ω湍流模型结合全域结构网格分别对带扭曲舵和常规舵的SUBOFF潜艇模型进行模拟计算,对比并分析常规舵潜艇和扭曲舵潜艇在自航状态下的推进性能、螺旋桨叶片压力分布和艉流场速度分布。结果表明:相对于常规舵潜艇,扭曲舵潜艇达到自航状态时螺旋桨所需的转速降低,桨叶吸力面压力最小值提高,艉流场中的周向速度显著降低,螺旋桨的推进效率提高了约7.67%,且扭曲舵并不会对潜艇阻力产生太大影响,为提高潜艇推进性能提供了新的途径。 展开更多
关键词 潜艇扭曲舵 suboff 自航 水动力性能 推进效率 艉流场特性 螺旋桨表面压力 周向速度
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潜艇流噪声相似律研究
16
作者 宋旸 明平剑 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期43-56,共14页
[目的]旨在探讨潜艇流噪声相似律,提升潜艇隐身性能的评估精度。[方法]采用不可压缩SIM-PLEC算法结合k-ε湍流模型对SUBOFF潜艇模型进行流场仿真,运用K-FWH模型计算流噪声,综合考虑附体、马赫数、雷诺数(模型尺度)及声学监测点半径等因... [目的]旨在探讨潜艇流噪声相似律,提升潜艇隐身性能的评估精度。[方法]采用不可压缩SIM-PLEC算法结合k-ε湍流模型对SUBOFF潜艇模型进行流场仿真,运用K-FWH模型计算流噪声,综合考虑附体、马赫数、雷诺数(模型尺度)及声学监测点半径等因素对潜艇流噪声相似特性的影响,总结流噪声相似律,并建立相应的表达式。[结果]研究发现,附体对相似律影响有限,潜艇流噪声频率遵循亥姆霍兹数相似律。在中低频段,声压级相似律与马赫数的六次方和模型尺度的二次方紧密相关;而在高频段,由于尺度效应的加剧,声压级相似律略有偏离。[结论]研究成果为潜艇流噪声的预测、评估及隐身设计提供了坚实的理论基础与技术支持,未来可进一步细化模型以提升预测精度。 展开更多
关键词 潜艇 声学噪声 流体动力噪声 噪声控制 尺度效应 相似律 声压级 非定常流场 suboff SIMPLEC算法 K-FWH模型
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水下航行体大攻角航行数值模拟研究
17
作者 李雨泽 刘旋 +1 位作者 鹿高勇 时绍杰 《机械制造与自动化》 2025年第1期158-162,共5页
水下航行体在大攻角下航行时,传统的湍流模型无法获取令人满意的结果。采用新开发的超大涡模拟方法(VLES),研究AFF-8潜艇模型在高雷诺数和不同攻角下的力、流场和桨盘面尾流场的变化,分析大攻角下水下航行体流场特性。研究结果显示:VLE... 水下航行体在大攻角下航行时,传统的湍流模型无法获取令人满意的结果。采用新开发的超大涡模拟方法(VLES),研究AFF-8潜艇模型在高雷诺数和不同攻角下的力、流场和桨盘面尾流场的变化,分析大攻角下水下航行体流场特性。研究结果显示:VLES方法可以准确预测出攻角增大后流场中出现的失速、背流面逆压梯度增加、边界层分离提前、尾迹增厚等现象。 展开更多
关键词 水下航行体 超大涡模拟 DAPRA suboff 流动分离
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SUBOFF潜艇非线性流动噪声数值预报研究 被引量:8
18
作者 于连杰 杨路春 +1 位作者 赵伟文 万德成 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期229-239,共11页
目前常用的预报非线性水动力噪声的方法是可穿透积分面FW-H方程,但是当涡量穿过积分面的瞬间会产生虚拟的声压信号,导致计算准确性下降。论文基于原始的FW-H方程预报线性噪声,使用直接体积分方法预报非线性噪声,消除虚假信号干扰,并结... 目前常用的预报非线性水动力噪声的方法是可穿透积分面FW-H方程,但是当涡量穿过积分面的瞬间会产生虚拟的声压信号,导致计算准确性下降。论文基于原始的FW-H方程预报线性噪声,使用直接体积分方法预报非线性噪声,消除虚假信号干扰,并结合双网格方法来降低计算量。使用开源CFD工具包OpenFOAM求解器进行流场大涡模拟及声学预报计算。以SUBOFF潜艇为研究对象,从近场和远场角度分析非线性声压频域分布特征,并对双网格方法的计算精度和效率进行了分析。研究结果表明,在声网格尺度合适的前提下,双网格方法能够显著提高非线性噪声的计算效率并保证计算精度。 展开更多
关键词 流动噪声 FW-H方程 非线性声压 suboff潜艇 OPENFOAM
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高速潜艇水动力学特性及流噪声空间演化规律研究 被引量:1
19
作者 袁一芳 韩磊 +1 位作者 董玮 赵云 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2024年第3期392-403,共12页
潜艇是当代海军的重要作战武器,其水动力学特性和流噪声特性是性能优劣的重要参考依据,同时,潜艇又在不断向着高航速方向发展。该文以SUBOFF全附体潜艇模型为研究对象,应用FLUENT中的RNG k-ε湍流模型和FW-H声学模型,对20.00 kn、30.00... 潜艇是当代海军的重要作战武器,其水动力学特性和流噪声特性是性能优劣的重要参考依据,同时,潜艇又在不断向着高航速方向发展。该文以SUBOFF全附体潜艇模型为研究对象,应用FLUENT中的RNG k-ε湍流模型和FW-H声学模型,对20.00 kn、30.00 kn及40.00 kn高航速条件下的潜艇水动力学特性和流噪声空间演化规律进行了研究,包括潜艇表面所受阻力情况以及绕流场压力、速度和旋涡的分布特性,分析了航速变化对水动力学特性的影响,发现:潜艇在水下前行时,其壁面所受压力与航速平方成正比;潜艇周围流域的速度峰值均约为航速的1.36倍;随航速增加,马蹄涡逐渐远离指挥台和艉翼,尾涡变粗变长,旋涡运动增强。此外,该文还分析了不同航速下,特征点处流噪声的总声压级、声压频率和声功率密度,发现航速增加一倍,特征点处流噪声增加约6 dB,声功率主要集中在0~3500 Hz;探究了航速及辐射半径对潜艇纵横剖平面上流噪声指向性的影响,对比了不同航速潜艇艏艉方向上流噪声的衰减规律,发现径向指向性强于潜艇艏艉方向,辐射半径增加时,径向的指向性愈发显著,径向与艏艉方向的总声压级纵横比k随辐射半径的扩大基本呈现对数增长趋势;潜艇上游流噪声的衰减快于下游,且随距离的增大逐渐趋于一致;潜艇航速对声指向性的影响较小,对远场流噪声衰减规律无明显影响;还拟合得出了流噪声随辐射半径、航速变化的衰减规律表达式,相关性超0.99。该研究结果对于进一步优化潜艇型线,改善其流动和噪声性能,提升综合作战能力具有重要意义。 展开更多
关键词 水动力学 FW-H方程 suboff潜艇 高速航行 流噪声
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密度分层介质中水下航行体绕流涡演化特性 被引量:1
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作者 张彬 周根水 +3 位作者 高德宝 杜欣明 樊晓冰 刘建华 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期31-39,共9页
在真实海洋环境中,海水存在密度分层。当水下航行体在密度分层界面附近航行时,其尾流会破坏初始密度分层界面,形成分层尾迹。分层尾迹是非声目标特征之一,分层尾迹探测已成为水下航行体探测的新兴技术。为建立分层环境水下航行体尾迹探... 在真实海洋环境中,海水存在密度分层。当水下航行体在密度分层界面附近航行时,其尾流会破坏初始密度分层界面,形成分层尾迹。分层尾迹是非声目标特征之一,分层尾迹探测已成为水下航行体探测的新兴技术。为建立分层环境水下航行体尾迹探测的理论基础和方法,应先探明水下航行体绕流涡系在密度分层介质中的发展演化特性。本文以缩比SUBOFF模型为研究对象,开展了实验测试和大涡模拟,得到了水下航行体绕流涡系在密度分层介质中的精细流场,大涡模拟和实验测试结果与相关文献测试结果基本吻合。研究发现:由于模型尾部分离涡存在强非定常性,尾流中盐水与淡水的掺混表现出多尺度特征;较强的孤立涡结构在掺混分层流体的过程中,逐渐演化为规则结构并脱离分层主界面,分层界面在一定宽度范围内整体呈现出离散特征。研究表明,基于密度梯度的尾迹探测手段可以对水下航行体尾流场进行有效探测。 展开更多
关键词 水下航行体 密度分层 尾流 大涡模拟 粒子图像测速 suboff模型
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