大型船舶空气尾流场特性的综合分析

苏轼鹏，吴 明，金良安

(海军大连舰艇学院 航海系，辽宁 大连 116018)

0 引 言

大型船舶空气尾流场是航行时受上层建筑、船体运动以及海洋大气边界层等的影响，在船体周围和尾部附近产生的复杂气流扰动，会危及飞机海上降落安全。据美国安全中心统计，受空气尾流场的影响，飞行员海上降落过程中遇到生命危险的概率远高于民航飞行员、陆基飞行员及宇航员等其他类型的飞行员[1]。所以，大型船舶空气尾流场的相关研究一直是备受关注的热点问题之一[2]。目前大型船舶空气尾流场的主要研究方法普遍采用以计算流体力学（CFD）数值模拟为主，以实验测量进行验证，几种方法互相补充配合。在CFD研究中，常用的方法包括雷诺平均Navier-Stokes方程（RANS）、大涡模拟（LES）、直接数值模拟（DNS）、脱体涡模拟（DES）等[3-11]。

目前对大型船舶空气尾流场的研究已经越来越精细化，不断趋近于空气尾流场的实际规律特性。但是还存在一些问题，包括：对大型船舶空气尾流场中直接影响飞机海上降落的下滑道气流场关注不够；CFD数值模拟、实验结果与实际的工程化模型的对比研究还较少；从防治角度开展的空气尾流特性研究较少。鉴于此，本文从现实需求出发，增加下滑道气流场的分析，开展大型船舶空气尾流场的CFD数值模拟、实验等方法的综合分析，从防治角度研究空气尾流场的特性。首先采用基于雷诺平均方法（RANS）的Spalart-Allmaras模型（简称SA模型）对整个大型船舶空气尾流场进行全面数值模拟分析，然后针对理想工况条件对下滑道气流场从CFD数值模拟、实验结果以及美军标MIL-F8785C等角度进行综合分析。……