潛艇上浮運(yùn)動(dòng)數(shù)值計(jì)算方法的研究與驗(yàn)證

魏可可,高霄鵬,馬 騁,董祖舜

(1. 湖北工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院, 湖北 孝感 432000; 2. 海軍工程大學(xué) 艦船與海洋學(xué)院, 湖北 武漢 430033; 3. 海軍研究院, 北京 100161)

作為現(xiàn)代國(guó)防力量的重要組成部分,潛艇在出海遠(yuǎn)航及戰(zhàn)略威懾中均發(fā)揮著重要的作用,然而潛艇應(yīng)急上浮是一個(gè)極其危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng),潛艇從上浮到出水對(duì)潛艇穩(wěn)性和艇中人員安全有著很大的影響[1],準(zhǔn)確預(yù)報(bào)潛艇上浮運(yùn)動(dòng)是探索研究潛艇上浮運(yùn)動(dòng)控制規(guī)律以及潛艇安全上浮的前提。好多學(xué)者以SUBOFF標(biāo)準(zhǔn)模型為研究對(duì)象[2],對(duì)其上浮、操縱、直航等運(yùn)動(dòng)開(kāi)展過(guò)研究[3];Carrica等[4-5]采用CFD Ship-Iowa V4對(duì)潛艇六自由度運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了的數(shù)值模擬,預(yù)報(bào)了不同工況下潛艇的操縱運(yùn)動(dòng);基于真實(shí)槳和耦合虛擬槳的計(jì)算方法,Martin等[6]對(duì)潛艇的操縱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了模擬,并對(duì)比分析了兩種方法的計(jì)算結(jié)果;Chase等[7]基于雷諾平均納維-斯托克斯(Reynolds average Navier-Stokes,RANS)方法,以SUBOFF為研究對(duì)象,網(wǎng)格劃分采用重疊網(wǎng)格,對(duì)潛艇的直航和自航運(yùn)動(dòng)開(kāi)展了仿真模擬;周廣禮等[8-10]基于RANS方法,采用動(dòng)網(wǎng)格,模擬了SUBOFF潛艇的上浮-出水運(yùn)動(dòng),并監(jiān)測(cè)了潛艇姿態(tài)變化;孫斌等[11]和孫濟(jì)政等[12]對(duì)潛艇大型集體逃生艙做了上浮優(yōu)化方案,基于CFD對(duì)逃生艙的上浮開(kāi)展了仿真模擬,對(duì)逃生艙的上浮速度進(jìn)行了分析;錢(qián)恒等[13]依據(jù)客觀事實(shí)和相關(guān)實(shí)例,構(gòu)建潛艇極地破冰上浮自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估指標(biāo)體系,并提出基于云變換-三角模糊數(shù)隨機(jī)模擬的模糊層次分析法風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型;呂幫俊等[14]基于潛艇操縱運(yùn)動(dòng)……