温度分层环境中水下航行器机动下潜热尾流特征

作     者：李戈洋 杜永成 杨立 LI Geyang;DU Yongcheng;YANG Li

作者机构：海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 海军工程大学振动与噪声研究所湖北武汉430033 

出 版 物：《哈尔滨工程大学学报》 (Journal of Harbin Engineering University)

年 卷 期：2024年第45卷第6期

页      面：1111-1118页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080103[工学-流体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52271354)。 

主　　题：水下航行器 热尾流 有限体积法 机动下潜 温度分层 高温热斑 椭圆形温度异常区 正温度梯度 

摘      要：为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不连续高温热斑组成的椭圆形温度异常区,且正温度梯度分层水域会增强热尾流引起的水面温度异常。在无热排放条件下,水下航行器机动下潜会对水域温度分层发生较大扰动,从而出现冷尾迹。相反,受热排放影响,热尾流以肾形涡的形式向上浮升,涡结构尺度随着航行距离的增大而增大,核心温度随着航行距离的增大而减小。正温度梯度分层海水会增强冷却水引起的海面温度异常特征,且温度梯度越大,热斑越连续,热斑核心最高温度为292.24 K,与周围海水温度差值为0.12 K。