孙现有，刘显龙

(1.海军驻昆明七五〇试验场军事代表室；2.中国船舶重工集团公司七五〇试验场，云南 昆明 650051)

0 引言

拖缆作为水面及水下武器的承载设备发挥着巨大的作用。常见的拖缆拖曳形式有水面舰拖曳航行体，水下航行体拖曳声学线列阵等。为了计算整个拖缆的阻力性能，需要将其参数化，计算各个的阻力性能，并将其整体矢量求和。

以往常采用经验公式法来计算拖缆微元的阻力性能[1]。经验公式是将来流速度按拖缆的切向、法向2个方向进行分解，再由公式计算切向力和法向力[2]。采用这种方法由于未考虑切向与法向速度相互干扰因素，结果不够准确，连琏等人[3]通过试验的方法严格说明了此种方法带来的误差，本文不再赘述。随着计算流体力学(CFD)技术的发展，采用CFD方法能够快速地计算流体性能。另外，CFD方法仅能计算有限个攻角时拖缆的阻力性能，为了得到实际不同攻角的速度，需要采用三次样条插值的方法来插值求得。

1 流体力学基础理论

1.1 控制方程

不可压缩粘性流体的连续性方程和动量方程为

(1)

(2)

1.2 湍流模型

要使上述方程封闭，须引入新的湍流模型方程，把应力项中的脉动值与时均值联系起来。RNGk-ε方程中湍流动能k和湍流脉动强度ε的输运方程为

(3)

(4)

常数为：G1ε=1.42；G2ε=1.68；Cμ=0.0845；

σk=1.0；σε=1.3；η0=4.38；β=0.012。

2 CFD模拟

2.1 流体计算域

拖缆微元与迎流速度的夹角(即攻角)从0°到90°范围变化。0°及90°情况较为简单，可以较快地得到结构化网格，较为复杂的是0°至90°之间的情况。对于此种情况，将速度入口由平面改为弧形面，可以较好地解决这一问题[4]，其流体计算域及边界设置情况见图1。……