FLUENT模拟下的小型航行器阻力优化与自由液面建模

本文主要探讨了基于FLUENT软件的阻力计算在小型航行器近水面航行中的应用。作者首先介绍了研究的核心内容，即通过FLUENT工具对小型航行器在不同潜深下的绕流场、兴波现象以及阻力系数进行数值模拟。研究的关键步骤包括： 1. 使用FLUENT的前处理软件GAMBIT创建了一个简单的回转体潜器模型，模型的建立涉及几何建模，以便模拟潜器在不同深度下的流场特性。 2. 通过对比不同潜深下的阻力系数，研究发现增加航行深度可以有效降低阻力，这为小型航行器的设计优化提供了重要的工程实践指导。模型的修改和附体形状的调整被用来评估其对阻力影响的量化结果。 3. 在数值计算理论方面，文章概述了水动力学的基本原理，如质量守恒、动量守恒、能量守恒等在建立流体力学模型中的作用，特别是Navier-Stokes方程在不可压缩流体绕流中的应用。对于自由液面，采用了界面追踪方法的流体体积法（VOF），以确保数学模型的准确性。 4. 高雷诺数下的水动力学模拟，即考虑了湍流效应。尽管直接数值模拟（DNS）目前主要限于学术研究，大涡模拟（LES）作为一种更实际的解决方案，被应用于工程级别的问题，但文中可能讨论了如何在FLUENT中有效地处理湍流，提高计算效率和精度。 总结来说，本文不仅介绍了FLUENT软件在阻力计算中的具体操作，还深入解析了相关的流体力学理论，并展示了如何将其应用于实际的航行器设计优化过程中，为工程技术人员提供了一个实用的数值模拟框架。