基于CFD的潜艇阻力及流场数值计算

涂海文，孙江龙

(华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北 武汉 430074)

基于CFD的潜艇阻力及流场数值计算

涂海文，孙江龙

(华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北 武汉 430074)

运用雷诺平均N－S方程，使用CFD前处理软件ICEM CFD划分流场网格，采用RNG k－ε湍流模型，实现了对裸潜体、带指挥台围壳艇体、带十字尾翼艇体、全附体潜艇4种模型的阻力及粘性流场的数值模拟。通过数值模拟，得到了潜艇表面压力分布情况和附体附近流场的一些特性，为进一步优化潜艇的艇型和分析潜艇的流噪声打下了基础。而阻力的对比在一定程度上验证了数值模拟的可靠性。

潜艇;CFD;RNG k－ε模型;摩擦阻力

0 引言

潜艇周围的流场特别是尾流场的流动特性，不仅对潜艇的水动力性能产生直接的影响，而且引发的流动是潜艇水动力噪声的主要来源之一，对潜艇隐蔽性有重要影响。当航速和排水量一定时，流场的特性与潜艇的主尺度和艇体形状密切相关。因此，开展潜艇几何形状与流场特性的关联研究，寻求能在已知艇体形状特征下精确预报流场特性的数值计算方法，为潜艇概念设计阶段得出阻力小、噪声低的最佳潜艇设计方案提供评价依据，一直是船舶水动力学领域中一个重要的前沿研究课题。

长期以来，经典流体理论无法在工程中直接应用，船舶流体力学工作者主要依靠水池实验来粗略地了解船舶流体性能。但船模实验耗资巨大，实验周期长，且水池实验受到尺度效应、外界干扰等影响，船模实验的弊端显而易见。……