潜艇流场数值模拟与不确定度评估

"潜艇流场数值模拟及不确定度分析 (2009年)" 这篇论文主要探讨了计算流体力学（CFD）在潜艇设计中的应用，特别是针对潜艇流场的数值模拟及其预测结果的可信度分析。作者采用了雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程，这是一种常用于解决不可压缩流体流动问题的数值方法，能够处理包括湍流在内的复杂流动现象。在RANS方程的基础上，他们结合了Shear Stress Transport (SST) κ-ω湍流模型，这是一种先进的湍流闭合模型，能够更准确地捕捉到湍流边界层的行为。 论文中提到的SUBOFF是美国国防高级研究计划局（DARPA）的一个潜艇模型，用于验证和研究目的。通过数值计算，论文预测了潜艇艇体的压力系数，这是评估水动力性能的关键参数。计算结果与实验基准数据相比表现出良好的一致性，这证明了采用RANS方程和SST κ-ω模型的CFD方法在预测潜艇水动力性能方面的准确性。 此外，论文还进行了不确定度分析，这是评估模型预测结果可靠性的关键步骤。通过对计算过程的分析，作者得出了不确定度为1.52%的结论，这个相对较低的不确定度表明了该数值模拟方法的可靠性。计算过程中，使用了约20万个计算网格，单机运行时间约为2小时即达到收敛，这强调了CFD方法在潜艇初步设计阶段的高效性和实用性。 关键词涵盖了计算流体力学、不确定度分析以及潜艇模型，表明研究的核心内容涉及这三个方面。论文发表于2009年的《江苏科技大学学报（自然科学版）》，反映了当时在船舶流体力学领域的研究进展。作者之一的姚震球是副教授，专注于船舶流体力学的研究。 该研究展示了计算流体力学在潜艇设计中扮演的重要角色，不仅提供了精确的水动力性能预测，还通过不确定度分析增强了预测结果的可信度，为潜艇的初步设计提供了有力的工具。同时，该研究也体现了CFD方法在处理复杂流体问题时的效率和准确性，对于提升潜艇设计的科学性和效率具有重要意义。