核潛艇水下航行過程中,由于需要冷卻動力裝置會向海洋中排放大量的冷卻水,從而引起周圍海水溫度發(fā)生變化而形成熱尾流。在浮升力作用下熱尾流逐漸上浮至海面,引起海面溫度分布發(fā)生變化。通過分析海面紅外特征,理論上可以獲得潛艇型號、方位等重要信息,從而實現(xiàn)對潛艇的跟蹤定位與打擊。研究潛艇熱尾流浮升規(guī)律具有重要軍事意義。本文基于動網(wǎng)格技術(shù)研究潛艇水下航行過程,分別采用單相流模型與VOF模型對潛艇熱尾流浮升過程進行了仿真。研究獲得了潛艇熱尾流的浮升、擴散規(guī)律及其水面溫度分布與紅外識別特征。分析了海水-大氣交界面、海面空氣流動及潛艇不同冷卻水排放方案對研究結(jié)果的影響。在此基礎(chǔ)上,基于開源CFD軟件OpenFOAM開發(fā)了專門求解器,對潛艇熱尾流進行仿真研究,分析不同求解軟件求解差異。最后,設(shè)計實驗水池并開展熱尾流水下浮升過程及水面紅外特征測量研究,對本文采用的數(shù)值仿真方法以及獲得的研究結(jié)果的可靠性進行驗證。研究表明,1.熱尾流從潛艇尾部排出后會經(jīng)歷近尾流段、過渡段、遠尾流段三個階段,最終在水面形成近似水滴形的溫度異常區(qū)域輪廓;當水面溫差ΔT>0.06K,熱尾流具有較為明顯紅外識別輪廓,在8-12μm...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-2計算模型三部分網(wǎng)格劃分圖

對每部分分別進行網(wǎng)格劃分，最后進行網(wǎng)格組裝。圖2-2與圖2-3分別為三部分網(wǎng)格劃分圖以及組裝完成后的網(wǎng)格局部截圖。為準確捕捉氣液交界面，提高計算精度，在進行網(wǎng)格劃分時對氣液交界面處及潛艇周圍網(wǎng)格進行了局部加密處理。a.潛艇前部b.潛艇尾部c.環(huán)境水體部分圖2-2計算....

圖2-3局部網(wǎng)格示意圖

圖2-3局部網(wǎng)格示意圖網(wǎng)格劃分質(zhì)量對數(shù)值仿真求解結(jié)果的精度有著重要的影響。根據(jù)模擬經(jīng)驗，數(shù)值模擬要求網(wǎng)格的雅可比矩陣質(zhì)量不能低于0.2，縱橫比不能大于100，角度不小于18°。為保證本文模擬結(jié)果的精準性，本文仿真計算中所有網(wǎng)格的雅可比矩陣質(zhì)量均大于0.4，角度質(zhì)量均大....

圖2-10水面溫度異常區(qū)紅外圖像

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文通過仿真分析，研究獲得了熱尾流引起的水面溫度分布特C語言編程建立海水表面的紅外輻射模型，模擬計算出紅（3~5μm、8~12μm）海面溫度異常區(qū)輻射亮度，分析其紅與擴展規(guī)律，建立潛艇、海水、大氣環(huán)境等因素對海面紅潛艇紅外檢測提供研究基礎(chǔ)。0所示為....

圖2-16VOF法熱尾流水面紅外圖像

b.8-12μm圖2-16VOF法熱尾流水面紅外圖像16為VOF法中熱尾流引起的水面溫度異常區(qū)在3-5μm及8別圖�？梢钥闯觯瑹嵛擦饕廊痪哂休^好的紅外識別性。排水方案熱尾流仿真正常航行時，其冷卻水出口速度與溫度應(yīng)滿足關(guān)系式：1p10QvcsTT....

本文編號：3972516