潜艇绕流与雷诺数对流场影响的数值模拟研究

摘要

采用求解RANS 方程的方法，结合5 种湍流模型（ k-ε、RNG k-ε、k- w、SST k- w、 RSM），对潜艇模型SUBOFF 和潜艇模型SubB 在不同状态下的黏性绕流进行了数值模拟。首先分析了支杆对于模型桨盘面流场的影响，计算给出了尾流场轴向速度、七阶谐波分量以及两支杆根部流线分布，从计算角度证实了两薄翼型支杆支撑、模型反装这种安装方式的合理性。其次，用5 种湍流模型预报了SUBOFF 潜艇模型两种附体状态下（裸艇体+围壳、裸艇体+尾翼）的尾流场，也预报了SubB 潜艇模型全附体状态下的尾流场，并与试验结果进行了对比分析，比较了5 种湍流模型的计算精度。最后，利用CFD 方法探讨了雷诺数对SUBOFF 潜艇绕流影响的问题。计算了SUBOFF 潜艇在不同雷诺数下的绕流，详细分析了尾流场轴向速度波动图、轴向速度等值线云图、边界层厚度和主附体接合部涡旋结构随雷诺数的变化。