潜艇尾流场数值模拟与验证：SUBOFF模型与X型尾翼研究

"这篇论文是2006年江苏科技大学学报自然科学版上发表的一篇研究，由李艳和姚震球共同撰写，主要探讨了带附体潜艇尾流场的数值模拟及其验证。研究中，作者采用了k-ε和k-ω两种湍流模型与壁面函数结合的方法，直接求解了雷诺平均 Navier-Stokes (RANS) 方程，以模拟美国DARPA的SUBOFF潜艇模型的尾流场。通过对比计算结果与实验数据，验证了所使用数值方法的准确性。此外，作者还进一步将SUBOFF模型的尾翼设计改为‘X’型，并对其新的尾流场进行了数值模拟分析，旨在深入理解这种设计对潜艇性能的影响。" 这篇论文的重点在于潜艇的流体力学特性，尤其是尾流场的计算与分析，这是潜艇水动力性能评估的关键因素。作者首先使用了两种常见的湍流模型——k-ε和k-ω模型，这两种模型在处理复杂流动问题时具有广泛的应用。k-ε模型适用于大部分均匀和非均匀的湍流流动，而k-ω模型则更擅长处理近壁区的湍流现象。结合壁面函数，它们可以更准确地描述潜艇尾部流场中的湍流行为。 在数值模拟过程中，RANS方程的直接求解是计算流体力学中的常用方法，它用于处理不可压缩流体的稳态问题。通过这种方式，研究人员能够预测流场的速度、压力和其他相关物理量，进而评估潜艇模型的性能。 对比计算结果与实验数据的分析是验证数值模拟可靠性的关键步骤。这一步骤确保了所使用的数值方法能够准确地复制实际物理现象，从而提供可信的设计优化依据。 论文的另一个创新点在于将SUBOFF模型的尾翼设计改为‘X’型。这样的设计改变可能会影响潜艇的操纵性、稳定性以及航行阻力，因此对其尾流场的数值模拟分析至关重要。这种分析可以帮助设计者理解新型尾翼如何影响潜艇的水动力特性，为潜艇设计提供有价值的参考。 这篇论文展示了如何利用先进的数值模拟技术研究潜艇的流体力学特性，并通过改变尾翼设计来探索性能优化的可能性。这一研究对于潜艇设计和水下航行器的研究具有重要的理论和实践意义。