潜艇是21世纪海军作战的主力战舰,水下高速行进时会产生流动分离、边界层转捩及大尺度涡脱落等复杂的流场结构,固体与流体的相对运动及流体自身的不规则运动,螺旋桨推进时因其转动激起流体内部扰动,这些皆是潜艇水动力噪声的来源,严重影响航行器隐身性能。要求潜艇具有更高的可操纵性以及作战性能,对潜艇在中高雷诺数下的绕流流场以及流体动力学特性的研究与分析十分重要。潜艇的外形形状各异,对常见的全附体Suboff潜艇模型以及简化的潜艇模型展开绕流流场的分析,并做了电磁力优化流场的控制研究。鉴于此,展开如下研究:1)本文基于粘性不可压Navier-Stokes控制方程,使用有限体积法对Re=107的直航情况下的全附体Suboff潜艇绕流流场进行数值模拟,分析了绕流流场的速度分布,潜艇壁面的压力分布情况以及三维涡量分布情况,通过设置不同的壁面边界条件,对比了因粘性流体产生的边界层对湍流潜艇绕流问题进行分析比较,同时也对螺旋桨推进下的绕流流场进行了计算,比对螺旋桨转动与否的影响。结果表明,边界层的流动分离与螺旋桨对潜艇阻力影响极大。2)投入实际使用的潜艇模型形状各异,本文对全附体Suboff潜艇进行了简化,以这样的类潜艇模型对绕流问题进行了数值计算与分析。作战时有时需要潜艇的指挥台围壳裸露出水面,有时需要潜入水中,本文就这些作战要求又分别计算了围壳柱面一半露于水面、围壳柱面潜入水中以及整体潜入水中这三种情况下的绕流流场,对部分浸没的流体动力学特性展开分析,结果发现,围壳裸露出水面的高度对流场结构影响不一。3)潜艇主要作战仍是在于水下的,对计算的水下类潜艇模型的绕流流场进行了分析,其流体动力学特性反映出此时的航况不利于潜艇的隐蔽,本文通过利用与壁面相切的电磁体积力,控制类潜艇模型壁面附近边界层的流动,对不同电磁力作用范围(A=1、A=2、A=3)下的绕流流场进行优化控制,又分别施加的不同电磁力作用系数,分析探讨整个绕流流场结构,以求达到提高潜艇稳定性、可操纵性以及降噪等的控制目的,分析了绕流流场涡量分布、潜艇受力以及力矩,同时通过傅里叶变换(FFT)对其展开进一步的阐述。结果表明,当电磁力作用在头部与艇身结合处(A=1)时,艇身的涡结构被有效抑制;对围壳顶盖(A=2)的控制则可以有效抑制涡脱落现象,同时阻力大幅减小;当电磁力作用在围壳立面(A=3)上时,潜艇力矩值的减小最为明显。由此可知,合理利用适当的电磁力控制附体边界层的流动能有效抑制不规则涡的产生及其脱落,可最大程度地减少潜艇阻力,抑制受力波动,减少流噪声,有助于提高潜艇的隐蔽性及动力性能。本文基于有限体积法对全附体潜艇以及其带桨潜艇的绕流流场进行了数值计算,附体对流场影响极大,螺旋桨转动后减少了阻力,同时对全附体潜艇模型进行了简化处理,计算了类潜艇模型的绕流流场。对水下的类潜艇绕流流场进行了电磁力优化控制研究,结果表明电磁流体控制对绕流问题可达到抑制旋涡脱落、消除涡街、减小阻力、抑制振动和降低流噪声等的目的,因此本文的工作对于提高潜艇的作战性能有一定的实际意义。