近水面航行潜艇水动力性能数值研究

摘要

较深水状态,潜艇近水面航行时受到文丘里效应的影响,艇体水动力呈现显著变化.文中基于Star CCM+商用软件,在验证数值计算方法可行的基础上,开展了不同潜深及航速下潜艇粘性流场的数值模拟,获取了艇体阻力、垂向力及纵倾力矩随水深及航速的变化规律,模拟结果表明:潜深是影响潜艇近水面与深水状态水动力性能差异的决定性因素,当潜深与艇体直径的比值H/D≤1.3时,近水面效应显著,而当H/D≥2.9时,可认为潜艇水动力性能与深水状态无显著差异;近自由液面条件下(H/D≤1.3),潜艇所受阻力及垂向力系数随航速的增大均呈现明显的波动变化规律,此现象主要是由自由面兴波使得艇体表面压力变化所引起.