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潜艇六自由度操纵运动预报及动力抗沉数值模拟
| 论文题名： | 潜艇六自由度操纵运动预报及动力抗沉数值模拟 |
| 关键词： | 潜艇;应急操纵;动力抗沉;数值模拟;水动力性能 |
| 摘要： | 潜艇的航行安全性和作战性能研究一直被高度重视，因为卡舵、停机、损失浮力等突发安全事故频发，潜艇安全驾驶和应急操纵研究逐渐受到广泛关注。采用CFD（ComputationalFluidDynamics）方法结合精细流场捕捉技术分析其水动力性能，已成为开展潜艇操纵性能评估研究的热点。对于事故高发的复杂机动和极限航行状态，能够指导艇员操控和潜艇设计的相关资料和标准比较老旧，面对复杂的空间运动和应急操纵难以起到指导作用；另一方面，潜艇具备多个操作面，多自由度的操纵方式却难以像小型水下机器人那样实现快速而大幅度的运动。因此，针对如何合理而高效地应用车、舵、水、“气”等操纵系统以提高潜艇的抗沉能力，有必要开展潜艇动力抗沉措施挽回效果研究，为潜艇应急操纵提供科学可靠的参考。 本论文以潜艇模型BB2为研究对象，采用CFD方法数值模拟潜艇的自航操纵运动，在模拟中将水下六自由度运动与流场求解结合，应用重叠网格技术和自动操舵仪原理分别实现舵的偏转和潜艇的航向控制，预报了潜艇运动过程中的运动特征和操纵性能，对流场细节进行捕捉，总结和归纳潜艇在遭遇卡舵和进水险情后典型的动力抗沉措施的挽回效果。 论文首先开展了潜艇六自由度定深直线航行和定深回转操纵运动的数值模拟，实现潜艇深度和纵倾的控制，并将预报结果与已公布水池自航模型试验结果对比验证数值方法的准确性。然后开展了潜艇空间螺旋运动的数值模拟，研究运动过程中潜艇深度和俯仰姿态受到的影响，分析回转过程中的“艉重”特性。在此基础上开展了潜艇卡艉下潜舵挽回措施的研究，预报潜艇运动规律，总结与分析水下操方向舵对潜艇卡舵抗沉性能的作用效果。最后开展了不同舱室进水时提高潜艇抗沉性能方法的研究，预报了潜艇动力抗沉运动规律，并以纵倾角和深度为目标，分析并总结进水后不同动力抗沉措施的挽回效果，为潜艇的抗沉性研究提供思路。 |
| 作者： | 韩琨羽 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 程细得 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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