【摘 要】
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在潜艇设计初步阶段,高效可靠地评估其操纵性能具有重要意义.本文以DRDC-STR潜艇模型为研究对象,基于RANS方程及整体动网格技术,构建了潜艇六自由度空间操纵运动CFD直接预报方法,该方法中螺旋桨及舵水动力通过Star CCM+中的自编程序接口,以数值计算时间步长为更新间隔,实时作用于艇体上,极大地提高了计算效率.为验证文中方法的可行性,以加拿大国防发展与研究中心提供的潜艇操纵数值仿真模型作为参照,分别应用两种方法开展了空间螺旋及垂直面Z形的计算,仿真模型中的大部分水动力系数来源于该机构数十年的风洞与水
【机 构】
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92578部队,北京100161;海军工程大学舰船与海洋学院,武汉430033
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在潜艇设计初步阶段,高效可靠地评估其操纵性能具有重要意义.本文以DRDC-STR潜艇模型为研究对象,基于RANS方程及整体动网格技术,构建了潜艇六自由度空间操纵运动CFD直接预报方法,该方法中螺旋桨及舵水动力通过Star CCM+中的自编程序接口,以数值计算时间步长为更新间隔,实时作用于艇体上,极大地提高了计算效率.为验证文中方法的可行性,以加拿大国防发展与研究中心提供的潜艇操纵数值仿真模型作为参照,分别应用两种方法开展了空间螺旋及垂直面Z形的计算,仿真模型中的大部分水动力系数来源于该机构数十年的风洞与水池试验.对比结果表明,基于两种方法获得的潜艇运动时历曲线吻合较好,验证了文中方法的可行性.此外,通过CFD数值方法还可获得潜艇运动过程中的粘性流场细节信息,可为潜艇设计提供有力的支撑.“,”Predicting spatial maneuverability accurately is of great importance for a submarine in its initial design.To obtain an efficient and reliable maneuvering prediction tool,a direct computational fluid dynamic (CFD) simulation method based on integral moving mesh is presented and applied to simulate maneuvers of the notional submarine model DRDC-STR.To reduce computational resources,propeller and control surface are modeled as external body forces,which are applied as functions self-defined in Star CCM+.These external body forces are related to the submarine\'s instantaneous sailing state and vary per time step.The coefficient-based model developed from tremendous static and dy-namic tests by Watt is also introduced to provide credible data for reference.Two types of maneuvers were simulated:space spiral turning and vertical zigzag.Results show that the current CFD method can reproduce time histories of the most motion parameters with acceptable precision,and the plenti-ful flow details also indicate that current CFD approach is feasible and powerful for direct simulation of submarine\'s unconventional maneuvers.
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