潜艇高压空气吹除压载水舱的数值模拟分析

"高压空气吹除压载水舱的关键技术仿真 (2014年)" 本文主要探讨了潜艇高压空气吹除主压载水舱系统的关键技术，并利用数值模拟计算仿真来替代深水实验，以获取关键的流动特性数据。文章作者通过非定常一维可压缩有摩擦绝热流动理论，分析了气瓶和管道在吹除过程中的气体状态参数，这些参数作为水舱仿真计算的入口边界条件。此外，采用欧拉欧拉多相流模型，结合k-ω的剪切应力输运湍流模型，对压载水舱进行了三维非稳态仿真，揭示了水舱内压力随时间和空间的变化规律以及吹除结束时的气液分布情况。 高压空气吹除系统在潜艇安全和应急自救中扮演重要角色，其性能直接影响潜艇在事故时的反应能力和轻壳体的吹除安全性。研究通过理论建模和计算，为潜艇设计提供了理论依据，避免了实际深水实验的困难和风险。计算方案经过与实际实验结果对比，证明了其准确性和可行性。 文章首先介绍了高压空气系统在潜艇潜浮操作中的重要性，并指出研究高压空气吹除主压载水舱特性的必要性。接着，详细阐述了高压吹除的物理模型，即通过高压空气排出压载水以实现潜艇上浮，这个过程中涉及的气-液两相流动具有复杂性。 仿真计算部分，采用了非定常一维可压缩流动理论，考虑了气体流动的动态变化和摩擦效应，通过计算得到气瓶和管道内的瞬时气体状态，这些数据作为水舱仿真计算的输入。接下来，利用欧拉欧拉多相流模型处理水舱内部的气液两相流动，该模型结合了k-ω湍流模型，能够更精确地模拟水舱内的流动行为，从而获取压力分布和气液分布情况。 最后，文章强调了所提出的计算方案对于潜艇高压系统气-液流动计算的实用性和可靠性，并指出这些研究成果对于潜艇设计和性能优化具有指导意义。文章的研究方法和结果为未来潜艇系统设计提供了重要的理论支持和技术参考。 关键词：高压空气吹除系统；计算方案；非定常流动；气液两相流；数值模拟 该文属于工程技术领域的论文，发表于2014年的《武汉工程大学学报》第36卷第4期，由海军驻701军代表室和武汉科技大学资源与环境工程学院的专家共同完成。文章的研究对于提升潜艇安全性能和应对紧急状况具有重要价值。