直接边界元法求解水下航行体的速度场与阻力

摘要

被广泛使用的直接边界元法在水下航行体的速度场和阻力的计算方面的研究还不是很完善,从椭球体的速度场和阻力计算入手,讨论直接边界元法应用于在水下航行体的水动力计算具有一定实用意义.基于势流理论,使用直接边界元法求解高斯积分方程,进而求出无限流域中椭球体的速度场.在此基础上,基于边界层理论在考虑流体粘性和给定来流速度的情况下,建立新的椭球体的边界层模型,算出速度势后,根据伯努利方程和1957ITTC公式求出椭球体所受的阻力.求解的过程借助MATLAB软件编程实现.最后将直接边界元法的计算结果与解析解或工程计算值进行对比.对比结果表明直接边界元法求解椭球体的速度场和阻力的误差小,满足精度要求,验证了使用直接边界元法进行数值计算方法的可行性.