复杂构型潜器附加质量的研究

摘要

为了研究粘性和涡动对水下物体附加质量的影响,尤其是低雷诺数流动、复杂构型物体和强涡动情况下的影响,分别针对球体、椭球体和某型深潜器的附加质量采用数值和实验的方法进行了测定.数值方法采用了包括基于粘流和无粘流的CFD求解器及基于势流的Hess-Smith面元法3种途径,实验方法为常规船模约束实验,数值方法和实验都得到了物体的附加质量,并进行了对比分析.提出了一种利用Fluent标准k-ε模型及动网格的考虑粘性和涡动的附加质量计算方法.结果表明,粘性和涡动对简单物体附加质量的影响非常小,即使是面元法也已非常准确;而粘性和涡动对复杂构型物体的附加质量的影响可达到9%,数值方法只有在粘性流模型下才能得到可靠的结论.该研究对潜水器的水动力设计具有重要的指导意义.