胡开业，杨哲超，于 祥，丁 勇

(哈尔滨工程大学 船舶工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引 言

实际海洋流场具有普遍的密度分层现象。一定深度时产生密度跃变的密跃层，跃层厚度较薄时，可视为密度突变的强分层情况。潜艇等水下潜航体在强分层环境中运动的海表特征格外显著，更易被高分辨率合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）捕捉，进而暴露型号、潜深、航速等信息。因而如何弱化乃至控制潜航体运动诱发内波的表面效应，从而避免高分辨率合成孔径雷达的监测已成为各国海洋军事的研究热点。

二维谱分析法在海洋探测中广泛运用。其得到的功率谱密度图不仅包含时域和频域信息，还可以依据尾迹频谱图的特征差异，分析复杂附体对潜航体尾迹各频率成分的耦合影响。本文首先介绍计算流体力学和快速傅里叶变换的基本理论模型，然后模拟4种潜航体模型在分层流中的运动情况，对比计算工况下的内界面和自由面时域波形图。最后运用二维FFT算法对内界面波和海表面兴波进行频谱分析，探究附体与艇体对内界面和自由面尾迹特征影响的作用规律。

1 理论模型

计算流体力学将连续的物理量场用离散的变量点代替，而二维离散傅里叶变换可将CFD求解的时域离散结果转换到频域。本文以内界面和自由面时域的二维波高信号为输入，经过频谱变换获得不同工况的功率谱密度图。

1.1 数值模拟控制方程

流体流动遵循质量守恒、动量守恒、能量守恒，在模拟计算潜航体运动流场过程中，不计及能量转换。……