潜艇艏舵绕流场的数值模拟.pdf

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1、第5卷第5期中国舰船研究V01．5No．5兰Q!Q竺!Q塑垦生翌!兰』!竺竺璺!!!坠i巳坠!!!竺堕Q!!：垫!Qdoi：10．3969／j．issn．1673—3185．2010．05．008潜艇艏舵绕流场的数值模拟刘明静马运义吴军中国舰船研究设计中心．湖北武汉430064摘要：为了研究艏水平舵位置对于艉部流场的影响，将艏水平舵布置在指挥室或主艇体上(分别称为围壳舵和艏舵)。通过对SUBOFF进行数值模拟计算，验证网格划分方式和数值计算方法的正确性，并将该方法应用于网壳舵和艏舵模型。计算结果表明，在采用较好的流线型指挥室的情况下，采用艏舵

2、形式有利于艉部伴流场的均匀性。关键词：艏舵；围壳舵；数值模拟；尾部伴流场中图分类号：U661．2文献标志码：A文章编号：1673—3185(2010)05—40一04NumericalSimulationontheFlowAroundForeHydroplaneofSubmarineLiuMing■ingMaYun--yiWuJunChinaShipDevelopmentandDesignCenter，Wuhan430064，ChinaAbstract：Inordertoinvestigatetheimpactoftheplane'sposi

3、tiononthewakeflowaroundthebowofsubmarine．twomodelsforboththeforehydroplaneandsailplanewereestablishedbasedonSUBOFFsoftware．onepositionedinthemainhullandtheotherinthesail．Throughanumericalsimulation，SUBOFFmodelwascomputedtovalidatethemethodofgridplottingandnumericalcomputati

4、on，andthenappliedthisapproachtothesailplaneandforehydroplanecalculationrespectively．neresultsshowthattheplanepositionedinthemainhullwithstreamlinedsailwillbenefittheuniformityofwakeflow．Keywords：forehydroplane；sailplane；numericalsimulation；wakeflow1引言随着世界形势的变化．人们对于海洋权益越来越重视

5、．潜艇也随之受到人们的重视。对于潜艇周围粘性绕流场的研究也日益增多。在阻力方面．为了避免艇体与附体的相互干扰．需要充分考虑附体的布置。潜艇的附体一般都是由3对舵组成．除尾鳍之外．还使用一对水平舵．这对舵布置在指挥室围壳上(围壳舵)或艏部(艏舵)。装设艏水平舵的原因是能够独立控制纵倾和下潜深度。对于无纵倾的下潜和上浮的机动情况．单靠一对艉水平舵是无法保证操作的完成。此外。在低于逆速(1．5—2．Okn)的较低航速上．垂直面内只靠艉舵操纵是很困难的。与高于逆速的速度相比。在逆速和低于逆速的速度上．转舵的规律改变了．因此有必要布设两对水平舵。将艏舵

6、布置在主艇体上时．为了避免潜艇横靠码头时造成舵的损坏．可以设计成可收折式．以较大的展弦比布置在艏部载重水线以上的上层建筑空间内。航速较高时．为避免增大阻力、消除绕流艏舵时的水动力噪声．也可将艏舵收回。由于舵体距离主艇体水动力中心较远．故舵效较高。只需较小的舵角就可以产生较大的垂向操纵效果．特别是在发生尾舵卡舵的紧急情况．艏水平舵的这种优点更为明显。但是艏舵也有职显的缺陷，由于艏部有效空间较小．可收折式的艏舵在布置上与水声设备容易产生矛盾。受舵机和水动力噪声的影响．对水声器材的使用也会产生影响。相对于艏舵．围壳舵一般不会超出潜艇的最收稿日期：2

7、009—08一ll基金项目：“十一五”国防科技预研课题(1010501xxxx)作者简介：刘明静(1981一)。女，博士研究生。研究方向：船舶与海洋结构物设计制造。E．mail：alice-lmj@163．com马运义(1942一)，男，研究员，博士生导师。研究方向：船舶与海洋结构物设计制造第5期刘明静等：潜艇艏舵绕流场的数值模拟41大宽度，可以避免横靠码头时的碰撞问题。同时由于围壳舵远离艏端．可以减少操纵机构产生的噪声对声呐的不利影响。不过由于围壳舵的位置较高．当潜艇处于接近水面的深度上航行时．与装设在艇体上的艏水平舵相比．同壳舵受到海面波

8、浪的影响相对更大一些．从而增加了保持潜望深度的难度。当潜艇从水面快速下潜时。由于嗣壳舵位置高出水面很多。无法快速发挥其相应的作用。同时也由于围壳舵靠近水动力中心．所