ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЗИЦИОННЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДВОДНОГО АППАРАТА

​DETERMINATION OF POSITIONAL HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS OF AN UNDERWATER VEHICLE

Ivan Fedosov

master's student, Department of Plasma and Gas Dynamics and Thermal Engineering, Baltic State Technical University "Voenmekh" D. F. Ustinova

Russia, Saint Petersburg

АННОТАЦИЯ

В данной работе будет проведено численное моделирования движения подводного аппарата при различных углах атаки с целью получения гидродинамических характеристик.

ABSTRACT

In this paper, numerical simulation of the motion of an underwater vehicle at various angles of attack will be carried out in order to obtain hydrodynamic characteristics.

Ключевые слова: подводный аппарат, численное моделирование.

Keywords: underwater vehicle, numerical simulation.

Исследование гидродинамических характеристик подводных аппаратов является ключевым направлением в области морской техники и судостроения. Понимание поведение таких аппаратов при различных углах атаки позволяет оптимизировать их конструкцию, повысить устойчивость и управляемость, а также минимизировать энергетические затраты при движении.

В данной работе проводится численное моделирование внешнего обтекания подводного аппарата с целью получения ПГДХ при различных углах атаки. Было выбрано стационарное обтекание с использованием k–ε модели. Разрешение пограничного слоя будет проводится за счёт использования пристеночных функций. Влияние силы тяжести не учитывалось. Расчёт проводился в обращённом движении в связанной системе координат (изменялось направление натекания потока на неподвижный подводный аппарат), шаг изменения угла атаки .

Для расчёта гидродинамических сил и момента была построена геометрическая модель, на основе АПЛ SSN-774, представленная на рисунке 1 и имеющая следующие геометрические характеристики в таблице 1:

Рисунок 1. Геометрическая модель подводного аппарата

Таблица 1

Геометрические характеристики

Геометрические характеристики подводного аппарата для таблицы 1 соответствуют типовым параметрам, приведенным в открытых источниках [3].

Полная система уравнений примет вид:

где  – представляет собой член, отвечающий за генерирование кинетической энергии турбулентности за счёт средних градиентов скорости;  – константы;  и  – являются турбулентными числами Прандтля.

Результаты вычислительного эксперимента представлены на рисунке 2:

Рисунок 2. Диаграмма гидродинамических характеристик от угла атаки в скоростной с.к.

Из полученных данных можно сделать вывод, что конструкция подводной лодки обеспечивает восстанавливающий момент для устойчивости в продольной плоскости.

Список литературы:

1. Лаврентьев В.М. Определение потока, обтекающего направляющую насадку при работающем винте - Пржевальск: 1944.
2. Федяевский К.К. Теоретическое определение аэрогидродинамических характеристик тел вращения и трехосных эллипсоидов // Труды ЦАГИ, 1947, № 643, с. 6-18.
3. Virginia-Class Submarine: Fact file [Электронный ресурс] //Официальный сайт ВМС США (U.S.A. Navy), - URL: http://wwwnavy.mil/Resourses/Fact-Files/ (дата обращения: 10.02.2025)