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基于重叠网格技术和VOF模型的潜艇热尾流浮升扩散规律的数值与实验研究

王平,  杜永成,  杨立,  金方圆

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王平, 杜永成, 杨立, 金方圆. 基于重叠网格技术和VOF模型的潜艇热尾流浮升扩散规律的数值与实验研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(4): 404002-0404002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0404002
引用本文: 王平, 杜永成, 杨立, 金方圆. 基于重叠网格技术和VOF模型的潜艇热尾流浮升扩散规律的数值与实验研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(4): 404002-0404002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0404002
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Wang Ping, Du Yongcheng, Yang Li, Jin Fangyuan. Numerical and experimental study on the buoyancy and diffusion laws of submarine thermal wake based on overset grid technology and VOF model[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(4): 404002-0404002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0404002
Citation: Wang Ping, Du Yongcheng, Yang Li, Jin Fangyuan. Numerical and experimental study on the buoyancy and diffusion laws of submarine thermal wake based on overset grid technology and VOF model[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(4): 404002-0404002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0404002
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基于重叠网格技术和VOF模型的潜艇热尾流浮升扩散规律的数值与实验研究

doi: 10.3788/IRLA201948.0404002
  • 1.

    海军工程大学 动力工程学院,湖北 武汉 430033;

  • 2.

    水下测控技术重点实验室,辽宁 大连 116013

基金项目: 

“十三·五”预研项目（9950204090301）;水下测控技术重点实验室延伸性发展基金项目（YS0C261502）

详细信息
    作者简介:

    王平(1994-),男,硕士生,主要从事传热传质热流体学及其应用方面的研究。Email:wangpinghjgcdx@163.com

  • 中图分类号: TN215

Numerical and experimental study on the buoyancy and diffusion laws of submarine thermal wake based on overset grid technology and VOF model

  • 1.

    Academy of Power Engineering,Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China;

  • 2.

    Science and Technology on Underwater Test and Control Laboratory,Dalian 116013,China

  • 摘要: 研究潜艇热尾流的浮升扩散规律和水面红外特征对红外探潜具有重要意义。以潜艇缩比模型为研究对象，建立了潜艇热尾流三维计算模型。分别使用重叠网格、VOF （Volume of Fluid）模型方法和来流法，对潜艇热尾流的浮升扩散过程进行了数值模拟。分析了潜艇热尾流的浮升扩散规律和温度场特征。使用实验测得的水面红外热像图和热尾流浮升扩散图像对两种仿真方法的精度进行了对比验证。结果表明：基于重叠网格和VOF模型的数值模拟方法精度较高，模拟得到的热尾流最大温度出现时间相差0.2 s，温度偏差为0.003 K，能够很好地模拟潜艇热尾流的浮升扩散和温度分布特性。
    Abstract: Studying the buoyancy diffusion laws and infrared characteristics on the water surface of submarine thermal wake is of great significance for submarine infrared detection. The submarine scale-down model was taken as the research object, and the three-dimensional calculation model of submarine thermal wake was established. The numerical simulation of the buoyancy and diffusion process of submarine thermal wake was performed by using the overset grid, Volume of Fluid(VOF) model method and the flow-through method separately. The buoyancy and diffusion law and temperature field characteristics of submarine thermal wake were analyzed. Through experimentally measuring infrared thermal image on water surface and the buoyancy and diffusion images of thermal wake, the accuracy of the two simulation methods was verified. The results show that the methods based on overset grids and VOF models are more accurate, the time deviation of maximum thermal wake temperature is 0.2 s and the temperature deviation is 0.003 K. It can well simulate the buoyancy diffusion and temperature distribution characteristics of submarine thermal wake.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-17
  • 修回日期:  2018-12-18
  • 刊出日期:  2019-04-25

基于重叠网格技术和VOF模型的潜艇热尾流浮升扩散规律的数值与实验研究

doi: 10.3788/IRLA201948.0404002
  • 1. 海军工程大学 动力工程学院,湖北 武汉 430033;
  • 2. 水下测控技术重点实验室,辽宁 大连 116013
    • 作者简介:

    王平(1994-),男,硕士生,主要从事传热传质热流体学及其应用方面的研究。Email:wangpinghjgcdx@163.com

  • 收稿日期: 2018-11-17
  • 修回日期: 2018-12-18
  • 刊出日期: 2019-04-25
基金项目:

“十三·五”预研项目（9950204090301）;水下测控技术重点实验室延伸性发展基金项目（YS0C261502）

  • 中图分类号: TN215

摘要: 研究潜艇热尾流的浮升扩散规律和水面红外特征对红外探潜具有重要意义。以潜艇缩比模型为研究对象，建立了潜艇热尾流三维计算模型。分别使用重叠网格、VOF （Volume of Fluid）模型方法和来流法，对潜艇热尾流的浮升扩散过程进行了数值模拟。分析了潜艇热尾流的浮升扩散规律和温度场特征。使用实验测得的水面红外热像图和热尾流浮升扩散图像对两种仿真方法的精度进行了对比验证。结果表明：基于重叠网格和VOF模型的数值模拟方法精度较高，模拟得到的热尾流最大温度出现时间相差0.2 s，温度偏差为0.003 K，能够很好地模拟潜艇热尾流的浮升扩散和温度分布特性。

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