3。4  算例S-4的模拟计算结果与分析 22

3。5  算例S-5的模拟计算结果与分析 26

3。6  本章小结 31

4  有气泡热尾流模拟计算结果与分析 32

4。1  算例S-6的模拟计算结果与分析 32

4。2  算例S-7的模拟计算结果与分析 37

4。3  算例S-8的模拟计算结果与分析 42

4。4  算例S-9的模拟计算结果与分析 47

4。5  本章小结 52

结论  53

致谢  54

参考文献 55

1  引言

1。1  研究背景

潜艇以其隐蔽性高、抗电子干扰特性突出、机动性强、自给力和续航力大、突袭力高等优点在世界各国海洋军事中的地位不断提高，世界各国也在不断扩大潜艇部队的规模，从而来加大其海上作战能力，故而，及时有效地发现敌方潜艇和提高我方潜艇的隐蔽性是在海战中取胜的关键。然而，以上目标的实现并非易事。随着减振降噪和隐形材料技术的发展，传统的声纳技术对水下目标的探测能力已濒临极限，于是一种全新的非声学潜艇探测方法应运而生。该方法主要利用飞机或者卫星上的热红外探测器观测海面，试图由此来探测到潜艇在水下航行时水面上产生的特殊痕迹，从而推测出潜艇的具体位置。

潜艇在水下航行时一般会形成两种形式的热尾流:一种是在温度分层的海水中，由于潜艇螺旋桨将底层的冷水搅动翻滚至上层，使得同一水平层面上热尾流的温度与周围海水温度不同；另一种是为了冷却潜艇的动力装置而排放出大量的热水，形成了潜艇后面的一股热尾流。当今世界，热红外探测技术的发展日新月异，这给潜艇的生存带来了极大的威胁，为了降低这类威胁，势必要求我们对潜艇热尾流温度场的红外辐射特性进行仔细而深入的研究，弄清潜艇热尾流的成因、发展及主要影响因素。

1。2  国内外研究人员主要研究方向与手段

1。3  研究内容

本文主要采用FLUENT软件设定求解边界条件，建立海面背景下的潜艇热尾流温度场计算模型，模拟内容分为两大部分:潜艇无气泡热尾流的流动与传热过程，以及有气泡热尾流的两相流动与传热过程。为了弄清影响潜艇热尾流发展的主要因素，设置了不同边界条件，分析了计算模型在不同边界条件下的模拟结果，通过对比，最终得到影响潜艇后部热尾流发展的主要因素。由于本文所采用的设计模拟参数大部分都来自于对相关文献的调研，接近实际潜艇的运行工作，所以模拟实验结果对于实际潜艇的设计与应用具有一定的指导意义。

2  物理模型、网格划分、数值方法与边界条件

2。1  物理模型

本文中的潜艇物理模型建立在调研的基础之上，采用Pro/ENGINEER三维绘图软件[1]建模，模型所取定的尺寸、参数均与实际潜艇接近，具体设计尺寸如下：

图2。1  潜艇主视图

图2。2  潜艇俯视图

图2。3  潜艇左视图

图2。4  潜艇外流域

如图2。1-2。4所示，潜艇艇身前部长10m，中部长30m，后部长20m，周径8m；控制塔长8m，高4m，最大宽度1。5m；螺旋桨采取六叶型，周径3m；导流罩周径3。1m，宽1m；排水管高1m，管径0。5m；排气管高0。6m，管径0。3m。潜艇模型所处外流域长545m，宽24m，高70m，其中上层空气层高17m，潜艇位于水下37m处。

2。2  网格划分

本文采用ICEM CFD 15。0[2]进行网格划分，采取混合网格形式，即在离潜艇较近的区域内采用四面体的非结构化网格，而在其他区域采用六面体的结构化网格，从而避免了潜艇本身的复杂结构可能带来的困难，又可以在保证网格质量的前提下尽可能地减少网格数量，由此提高了计算速度与精度。网格数量约330万，划分结果如下图2。5。