濒海战斗舰气流场数值计算研究

任孝宇， 郜哲明， 郜冶

(1.湖北航天技术研究院 总体设计所，湖北 武汉 430040； 2.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

为适应近海领域的复杂环境，美国政府研究了一种区别于大型舰艇的高速、灵活、具备载机功能的中小型战舰，命名为濒海战斗舰(littoral combat ship,LCS)。濒海战斗舰的舰体采用 稳定性极强的三体结构[1]，具备高达3 000 t以上满载排水量的同时，其航速最大仍然可以达到50 kn，整体具备较高的平稳性，濒海战斗舰的研究借鉴了包括我国的022型导弹快艇在内的多款知名舰型[2]，以“独立级”濒海战斗舰(LCS-2)为例，舰艇上的宽阔甲板增高了离开水面的距离，有助于直升机的起降[3]，空气尾流场中的上下洗气流设计对直升机降落有着至关重要的影响。船体的形状通常为不规则的钝角形，船身的机库、控制塔台等结构在舰船移动过程中导致后方舰载机起降平台周围的气动环境形成因扰动造成的涡流现象[4]。针对LCS-2的尾流场，用fluent进行数值模拟，并与典型护卫舰简化模型SFS2的相关数据进行对比，研究LCS-2的空气尾流场特性。

1 物理模型与数学描述

1.1 物理模型

濒海战斗舰分别由2家公司设计建造[5]，针对美国通用动力公司设计的首艘采用三体结构的 “独立”号濒海战斗舰(LCS-2)开展仿真分析，模型原点选取为舰船起降平台的中心点，船艉向船艏为X正方向，右舷向左舷为Y正方向，从海平面指向上方为Z正方向，LCS-2模型的机库高度h=5.5 m，飞行甲板长度l=44 m，飞行甲板宽度b=25 m，如图1所示。

图1 LCS-2模型Fig.1 Littoral combat ship(LCS-2) model

因SFS2有……