[發明專利]一種實尺度的艦船聲納導流罩空化數值預報方法

有效

• 申請號: 201911105840.3
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110968971B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 周芃;王欣安;陳曦;沈曉玲
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F119/14
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 許麗

1.一種實尺度的艦船聲納導流罩空化數值預報方法，其特征在于，包括步驟：

(1)前處理

①確定空化計算的初始航速；

②劃分帶聲納導流罩的全船計算域網格，檢查網格質量，輸出網格文件；

將帶聲納導流罩的全船實尺度三維幾何模型導入網格劃分軟件ANSYS?ICEM?CFD，定義流體計算域，進行結構化網格劃分，檢查網格質量并調整，導出.msh網格文件格式；

③將網格文件導入CFD軟件，檢查網格質量；

(2)水動力性能計算

④定義求解器，選擇湍流模型，設置操作環境及對應參數，定義邊界條件及對應參數，定義求解方程、離散方法及格式，設置收斂因子；

⑤進行初始化設置及收斂設置，開始水動力性能計算；監測殘差及阻力，直至水動力計算收斂、穩定；

(3)空化性能計算

⑥待水動力計算穩定后，在此基礎上，設置多相流模型及對應參數；

⑦設置全空化模型及對應參數，其他模型及參數保持水動力性能計算參數不變，開始空化性能計算，直至收斂；

(4)后處理

⑧顯示并記錄聲納導流罩空化形態、面積和空化程度結果；

⑨針對不同航速工況重復步驟④～⑨，判定聲納導流罩空化起始航速。

2.如權利要求1所述的實尺度的艦船聲納導流罩空化數值預報方法，其特征在于：步驟②中采用ANSYS?ICEM建立流體計算域，計算域尺寸為上游進口距離船首一倍船長，出口距離船尾兩倍船長，左右兩側距離船舷各一倍船長，池底距離船底一倍船長，網格劃分采用全結構化網格，網格在水線附近、船體表面附近加密，其他區域網格由密到疏逐漸過度。

3.如權利要求1所述的實尺度的艦船聲納導流罩空化數值預報方法，其特征在于：步驟④中水動力性能計算選擇基于壓力的穩態求解器；湍流模型為SST?k-ω。

4.如權利要求1所述的實尺度的艦船聲納導流罩空化數值預報方法，其特征在于：步驟⑤中水動力性能數值求解方法選擇SIPMLEC，梯度和壓力離散保持默認選項，其它項設置為二階迎風格式。

5.如權利要求1所述的實尺度的艦船聲納導流罩空化數值預報方法，其特征在于：步驟⑥中空化計算時，選擇Mixture多相流模型；添加液態水和水蒸氣材料，多相流主相選擇水，次相選擇水蒸氣；空化模型選擇Singhal全空化模型。

6.如權利要求1所述的實尺度的艦船聲納導流罩空化數值預報方法，其特征在于：步驟⑧中通過云圖顯示氣液兩相流體積分數在船體表面的分布情況判斷聲納導流罩空化的范圍、面積和空化程度。

7.如權利要求1所述的實尺度的艦船聲納導流罩空化數值預報方法，其特征在于：步驟①中確定了數值計算初始航速，步驟⑨中根據初始航速下的聲納導流罩空化情況，迭代調整航速重復步驟④-⑧直到計算得到的空化處于剛好消失的狀態，即可判定該航速為聲納導流罩空化起始航速。