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潜艇以不同潜深和航速在海冰环境中航行的数值模拟研究
1
作者
杨云涛
胡官清
+1 位作者
湛俊华
马超
《船舶力学》
2025年第11期1678-1689,共12页
为了研究潜艇在冰区航行时的受力特性,本文基于流场平均运动的RANS方程,将冰盖视为切向速度等于来流速度的无滑移壁面边界,采用离散元法结合线弹性模型模拟碎冰运动以及它们之间的接触碰撞,建立了平整冰和碎冰下潜体-水-海冰多介质耦合...
为了研究潜艇在冰区航行时的受力特性,本文基于流场平均运动的RANS方程,将冰盖视为切向速度等于来流速度的无滑移壁面边界,采用离散元法结合线弹性模型模拟碎冰运动以及它们之间的接触碰撞,建立了平整冰和碎冰下潜体-水-海冰多介质耦合作用的数学模型和数值求解方法。选取SUBOFF潜艇为研究对象,在网格收敛性分析的基础上,首先数值模拟和分析了海冰对潜艇阻力特性的影响。进一步计算了不同冰况下潜艇以不同潜深和航速航行时的各阻力成分,并针对自由面和碎冰条件研究了潜艇的兴波特性。研究表明,不同冰况下潜艇以不同潜深航行时所受到的摩擦阻力差异很小,海冰主要对压阻力(尤其是其中的兴波阻力)产生影响。平整冰下无法产生兴波,潜艇的压阻力和总阻力显著降低;碎冰下虽产生兴波,但浮冰间随机不确定的碰撞、翻转等使得潜艇的压阻力和总阻力曲线呈现出强烈的波动现象,且浮冰的消波作用使得相应的阻力平均值略小于自由面下的值。潜深和航速对冰区航行潜艇受力特性影响显著,随着潜深增加,各冰况下航行潜艇的压阻力和总阻力均逐渐减小并趋于一致;航速增加则普遍导致阻力上升,但在碎冰或自由面下,压阻力先增加随后略有减小,使得总阻力增速减缓。
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关键词
平整冰和碎冰
潜艇
阻力
数值模拟
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题名
潜艇以不同潜深和航速在海冰环境中航行的数值模拟研究
1
作者
杨云涛
胡官清
湛俊华
马超
机构
江苏科技大学船舶与建筑工程学院
出处
《船舶力学》
2025年第11期1678-1689,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52101357)
江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究项目(21KJB580012)
+3 种基金
船舶总体性能创新研究开放基金项目(31122223)
镇江市科技计划项目(基础研究专项)(JC2024016)
江苏省基础研究计划资助项目(BK20251830)
江苏高校“青蓝工程”资助。
文摘
为了研究潜艇在冰区航行时的受力特性,本文基于流场平均运动的RANS方程,将冰盖视为切向速度等于来流速度的无滑移壁面边界,采用离散元法结合线弹性模型模拟碎冰运动以及它们之间的接触碰撞,建立了平整冰和碎冰下潜体-水-海冰多介质耦合作用的数学模型和数值求解方法。选取SUBOFF潜艇为研究对象,在网格收敛性分析的基础上,首先数值模拟和分析了海冰对潜艇阻力特性的影响。进一步计算了不同冰况下潜艇以不同潜深和航速航行时的各阻力成分,并针对自由面和碎冰条件研究了潜艇的兴波特性。研究表明,不同冰况下潜艇以不同潜深航行时所受到的摩擦阻力差异很小,海冰主要对压阻力(尤其是其中的兴波阻力)产生影响。平整冰下无法产生兴波,潜艇的压阻力和总阻力显著降低;碎冰下虽产生兴波,但浮冰间随机不确定的碰撞、翻转等使得潜艇的压阻力和总阻力曲线呈现出强烈的波动现象,且浮冰的消波作用使得相应的阻力平均值略小于自由面下的值。潜深和航速对冰区航行潜艇受力特性影响显著,随着潜深增加,各冰况下航行潜艇的压阻力和总阻力均逐渐减小并趋于一致;航速增加则普遍导致阻力上升,但在碎冰或自由面下,压阻力先增加随后略有减小,使得总阻力增速减缓。
关键词
平整冰和碎冰
潜艇
阻力
数值模拟
Keywords
level ice and brash ice
submarine
resistance
numerical simulation
分类号
U661.32 [交通运输工程]
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作者
出处
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被引量
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1
潜艇以不同潜深和航速在海冰环境中航行的数值模拟研究
杨云涛
胡官清
湛俊华
马超
《船舶力学》
2025
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