基于CFD的全海深载人潜水器直航阻力性能研究  

Numerical Simulation of a Full Ocean Depth Manned Submersible Based on CFD Method

作　　者：孙鹏飞 姜哲[1,2] 崔维成 罗高生[2] SUN Pengfei;JIANG Zhe;CUI Weicheng;LUO Gaosheng(College of Engineering Science & Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China;Shanghai Engineering Research Center of Hadal Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

机构地区：[1]上海海洋大学工程学院,上海201306 [2]上海海洋大学深渊科学与技术研究中心,上海201306

出　　处：《中国造船》2019年第2期77-87,共11页Shipbuilding of China

基　　金：上海市科委自然科学基金面上项目（19ZR1422700）;国家自然科学基金重点项目（51439004）;海洋工程国家重点实验室（上海交通大学）开放课题项目资助（项目编号1712）;上海海洋大学校科技专项（A2-0203-00-100204）;上海海洋大学校科技专项（A2-0203-00-100315）

摘　　要：选用合适的CFD计算模型可以提高潜水器水动力性能研究的准确性,进而影响着潜水器的总体设计.以某全海深载人潜水器为研究对象,进行直航工况下的数值模拟,通过计算域、网格尺度等因素敏感性分析以及采用不同湍流模型下的数值模拟结果对比分析,并与实验结果进行比较,获得了适用于该潜器的CFD计算模型.通过分析,确定了前进工况中计算域的边界尺度为艇艏向前1.5倍长度,艇艉向后3倍长度,外边界距艇体2倍长度,后退工况与前进工况外边界距艇体长度相同,其余相反;通过网格敏感度分析找到了数值模拟最合适的网格数,大约在230万左右.研究发现,该潜器前进方向进行数值模拟使用Realizable k-ε湍流模型更加合适,后退方向使用Standard k-ε湍流模型.这项研究为进一步开展该潜器详细计算和优化设计打下基础,也可为其他潜水器数值分析提供参考.A full ocean depth manned submersible is taken as the research object to carry out numerical simulation of resistance in both forward and backward directions. Sensitivity analysis of several factors such as computing domain and grid scale is conducted. Numerical simulation results by using various turbulence models are analyzed and compared with each other. Suitable mesh number of about 2.3 million was determined. It was found that the realizable k-ε turbulence model and standard k-ε turbulence model was suitable for the submersible moving forward or backward. The research provides a reference for numerical analysis of submersibles.

关 键 词：全海深载人潜水器 计算流体动力学 敏感性分析 湍流模型 

分 类 号：P715.5[天文地球—海洋科学]