數(shù)值波浪水池的建立和潛體適航性能的數(shù)值計算及試驗研究.pdf

1、數(shù)值模擬技術(shù)是一個新興的領域。隨著計算機計算能力的快速發(fā)展，數(shù)值模擬技術(shù)漸漸發(fā)揮出它強大的優(yōu)勢，如今在船舶與海洋工程領域中，數(shù)值模擬技術(shù)逐漸成為研究海洋工程、艦船和潛器等海洋運載器與波浪之間相互作用的一種重要手段。由于其成本低、無尺度效應、能精確的獲得流場信息和方便快捷等優(yōu)點，必將成為船舶與海洋工程發(fā)展的主要趨勢。潛體在近水面波浪中水動力的計算研究對于潛器和潛艇的設計及其在近水面的定深航行控制方案的制定具有重要的現(xiàn)實意義。本文基于 CF

2、D技術(shù)分別研究了二維及三維數(shù)值波浪水池，分析了水下潛體在近波面的受力情況，數(shù)值計算了不同潛深和不同潛體在相同潛深下所受到的波浪力，并進行了潛艇自航模近自由液面的耐波性能試驗。論文主要完成了以下工作：
　　1.基于粘流理論建立了二維數(shù)值波浪水池，數(shù)值模擬中，使用有限體積法對控制方程(RANS方程)和連續(xù)性方程進行離散，采用幾何重構(gòu)(Geo-Recontruct)格式的VOF方法對自由面進行處理；采用速度邊界與位于波浪水池尾部的人工阻

3、尼區(qū)實現(xiàn)造波與消波；最后得到效果較好的二維波浪，為后面三維數(shù)值水池的建立打下基礎。
　　2.根據(jù)二維數(shù)值波浪水池的理論基礎，建立了三維數(shù)值波浪水池，并且對近水面零航速的潛橢球體在規(guī)則波中水動力進行了計算。并將計算結(jié)果與基于勢流理論的面元法計算結(jié)果進行了比較。計算結(jié)果表明，基于數(shù)值波浪水池技術(shù)可以對近水面物體在波浪中所受的水動力進行準確的計算，從而為潛器和潛艇的設計及其在近水面的定深航行控制提供依據(jù)。在第三章的最后對SUBOFF潛艇

4、的近水面波浪力進行了計算，與前面得到的結(jié)果一致。
　　3.運用FLUENT中的動網(wǎng)格技術(shù)，模擬物體在波浪中的自由運動，首先也是對二維的潛體運動進行研究和探索，然后實施于三維物體上。本文很好的模擬了對稱簡單物體在近波面的自由運動，并對潛艇的自由運動進行理論設想。
　　4.最后在水池進行了潛艇自航模的近水面耐波性能試驗，從而驗證了數(shù)值模擬中的一些結(jié)果，同時也反過來驗證了應用數(shù)值模擬的方法可以實現(xiàn)潛體在波浪中的實驗。應用數(shù)值模擬技