發(fā)布時間：2020-11-14 21:04

　　 由于熱量及鹽度分布不均等因素,海洋中存在著大范圍的密躍層。當潛體航行于密躍層附近時,其體積效應和尾流效應會激發(fā)產生內波場。內波場誘發(fā)的表面流會與海面背景微尺度波和張力波產生調制作用,改變流場的輻聚輻散強度,形成粗糙度不同的褶皺波紋。合成孔徑雷達(SAR)能夠精確捕捉海面粗糙度信號,對潛體進行探測。本文針對潛體在密度分層流中航行時的特殊水動力學問題,采用CFD方法研究其尾流場特征。首先以圓球為研究對象,基于溫度異重流模型實現流場密度的連續(xù)分層,采用LES方法對不同Froude數和Reynolds數組合下的圓球繞流進行數值模擬。結果表明,在低Froude數情況下,尾流場呈現出準二維的流動形式,在高Froude數情況下,尾流場的垂向運動變得明顯。數值結果和實驗結果在定性和定量上保持一致,驗證了CFD方法在研究密度分層流中運動潛體尾流場時的可行性與準確性。其次,在以上研究基礎上,將流體密度分層形式從連續(xù)分層改為更接近于實際情況的混合分層,采用LES方法研究運動圓球尾流場,保持Froude數和Reynolds數不變,僅研究密度分層形式的改變對內波場帶來的影響。結果表明,在低Froude數情況下,密度分層形式對尾流場水平運動的影響較大;在高Froude數情況下,密度分層形式對尾流場垂向運動的影響更大。再次,參考中國海域水文資料,構建更貼近實際海洋環(huán)境的密度混合分層模型,采用RANS方法研究實尺度Suboff潛艇的航行尾流場,基于體積分數模型捕捉自由面流場特征,研究潛艇航速、潛深和躍層密度梯度對尾流場特征的影響。結果表明,自由面上會產生類似于Kelvin波的興波,潛艇尾部的密躍層會形成突變區(qū)域或隆起區(qū)域,同時潛艇航速和潛深對尾流場特征的影響相對于躍層密度梯度要大。最后,基于數值邊界造波法,結合波浪譜模擬真實海面環(huán)境,研究實尺度全附體Suboff潛艇定常運動時誘發(fā)表面流場與海面不規(guī)則波浪的調制作用,考慮表面張力和螺旋槳的影響,討論尾流場特征,分析自由面輻聚輻散強度及粗糙度的變化。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U674.76
【部分圖文】：

圖 1.1 混合分層模型示意圖論和數值研究用的三種方法中，理論和數值研究對設備要求較小，許多研究人員都分層流問題進行研究。1887 年，開爾文研究表明水面運動的壓力點

圖 1.1 混合分層模型示意圖論和數值研究用的三種方法中，理論和數值研究對設備要求較小，許多研究人員都分層流問題進行研究。1887 年，開爾文研究表明水面運動的壓力點，波形呈 V 形，頂角為2 19 28 ，即常見的 Kelvin 船行波[7]，其示。

臨界Froude數
【參考文獻】

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本文編號：2883950