潜艇停靠码头、靠帮时可能会出现因首舵超宽而发生碰撞的现象,减小首舵的展向尺度,会出现因升力下降而导致操纵能力不足的问题。用于操纵控制的首舵属于小展弦比翼型体,在绕流场中翼梢端部存在着显著的三维卷起流动现象,造成舵翼水动力性能下降。在舵梢加装制流板可有效抑制横向绕流,改善首舵升力,直接影响舵翼的操控能力。潜艇在水面或者近水面航行时,受到海洋波浪的影响会产生不同程度的摇荡运动,首舵会受到波浪力作用,严重的情况下,首舵遭遇波面而产生出入水事件而受到砰击力作用,波浪载荷和砰击载荷是舵体结构设计的关键性的环境载荷。基于舵翼绕流CFD模拟与仿真技术,分析了首舵水动力性能及其梢端绕流涡系特征,兼顾制流板尺度与构型,设计了4类、6种规格的制流板方案,研究了制流板对舵翼的水动力性能的影响,为舵体构型设计(制流板设计)提供依据。建立波浪力数值仿真模型,研究潜艇近水面航行时首舵波浪力时历特性、波浪力频率响应特性及波浪载荷分布特性。根据势流理论预报潜艇及其首舵位置在规则波中的运动响应,建立砰击载荷数值仿真模型,得到首舵砰击载荷时历特性、砰击载荷频率响应特性,进一步研究了首舵入水砰击过程中流场特性以及入水速度、波面、流速对舵翼砰击载荷的影响。试图提出有效、可行的首舵波浪力和砰击力理论预报方法,通过将海浪谱与波浪力频率响应函数或砰击力频率响应函数叠加,得到波浪力(载荷)能谱或砰击力(载荷)能谱,根据统计原理及谱分析方法,预报在真实海洋环境中实际潜艇舵翼结构上可能遭遇到的波浪力(载荷)或砰击力(载荷),为舵翼结构的设计提供依据。