為了給水下潛航體的動力裝置降溫,海水被源源不斷地用作冷卻水,當冷卻水以一定的速度被排出后,與周圍的背景海水相互混摻換熱便會形成熱尾流。由于受熱海水溫度較高,則密度相應較小,于是在擴散過程中將逐漸向上浮升,若其浮升至海表面則會形成熱尾跡。另外,由于陽光的照射,海水溫度一般存在穩(wěn)定的垂向層結,當潛航體在水下運動時會擾動海水的穩(wěn)定分層而激發(fā)內波,使下層溫度較低的海水傳至海表面形成冷尾跡。紅外探測儀對溫差捕捉具有極高的靈敏度和精度,可以通過對冷熱尾跡的實時成像進行水下潛航體的探測。本文針對熱尾流的浮升擴散和流場的溫度變化做了以下研究:首先,以簡化的Suboff光順艇體模型為研究對象,在控制潛航體單位時間內排出的冷卻水熱量一定的情況下,劃分了多種不同排水口布列、排水口截面積、冷卻水溫度和冷卻水排放速度的組合工況,應用CFD技術,采用RANS湍流計算方法,對均勻流中熱尾流的擴散進行了數(shù)值模擬。結果表明,溫度較高的熱尾流在擴散過程中會與周圍海水進行熱的傳導和對流,其溫度會隨著時間逐漸衰減,且冷卻水的溫差相比于流量而言對熱尾流的浮升擴散和溫度衰減的影響更大。其次,在以上研究的基礎上,參考了中國海和各大... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

潛艇核動力裝置結構示意圖

哈爾濱工程大學碩士學位論文??尾跡越長、熱尾流擴散范圍越寬，且熱浮點的相對距離幾乎與速度成對數(shù)關系，其數(shù)值??模擬結果與采用溫度傳感器和紅外熱像儀所做的實驗結果相一致。??吳猛猛［２３＿２５］應用了?ＶＯＦ多相流模型，研究了二維溫度均勻和線性分層流場中冷卻??水排放過程中不同時間下水表面溫度、密度等特征參數(shù)的變化，以及潛艇的潛深和航速??對自由海表面溫度縱向分布的影響。數(shù)值計算結果與以美國洛杉磯號潛艇縮小模型在拖??曳水池進行的排放熱水實驗比對基本一致，闡明了潛深對熱尾流產(chǎn)生的海表面溫度特征??影響顯著，且溫度分層環(huán)境下由于冷熱水團摻混導致了自由表面冷熱尾跡交替。同時指??出水下運動潛航體熱尾流的浮升及其水面擴散過程分成浮升階段、摻混階段和擴散階段??三個階段，示意圖如圖１．３所示。??

１?１?５０?１?０．５６?１??２?１?５０?０．５?０．３９６?２??３?１?２０?１．２５?０．６２６?２??４?１?２０?０．５?０．３９６?５??５?３?２０?１．２５?０．３６１?２??計算模型選取簡化的美國國防先進技術研究署ＤＡＲＰＡ所設計的Ｓｕｂｏｆｆ光順艇體??模型，它的長度為４．３５５９ｍ，最大半徑為０．２５４ｍ。由于Ｓｕｂｏｆｆ模型尺寸與實尺度的潛??艇大約相差２０倍，因此，在本論文的研究過程中模型的冷卻水排水口半徑將按照表３．１??中的值縮�。玻氨哆M行數(shù)值模擬。圖３．１為帶一個排水口的潛航體模型的三維示意圖，??排水口中心線位于艇體中心線下方０．２２ｍ處；圖３．２為對應于方案５的帶三個排水口的??潛航體模型的三維示意圖，排水口的中心線分別位于距艇體中心線下方和水平兩側的??０．２２ｍ處，排水口與艇體頭端水平距離３．８４ｍ。??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3121960