梁秋凤，叶金铭，张 露

(1.海军工程大学 舰船与海洋学院，武汉 430033；2.92474部队，海南 三亚 572018)

1 引言

随着潜艇技术的不断进步，对潜艇声隐身性能优化与精细化设计已尤为重要。尾流场则与艇体线型及附体结构密切相关，研究潜艇流场特征对提高潜艇的机动性能、隐身性能有很大的帮助[1]。在螺旋桨工作部位，流场的不均匀性会导致螺旋桨叶频离散辐射噪声产生，在保证潜艇的操纵性和安全性的基础上，潜艇的操纵面设计还要考虑潜艇尾流场的均匀性。潜艇在水下运动时，桨盘面进流速度的均匀性对螺旋桨运行时的推力、扭矩脉动、振动、空泡和噪声都有影响。

2 研究潜艇尾流场常用的数值方法

学者们通过数值离散流场的方法，可以将复杂的潜艇流场问题转化为数值离散模型并应用计算机程序进行求解。湍流的数值模拟方法分为直接数值模拟方法(DNS)和非直接数值模拟方法(雷诺平均方法(RANS)、大涡模拟(LES)、分离涡模拟方法(DES))。由于DNS方法对计算机要求较高，目前尚无用于真正意义上的工程计算。表1列出了非直接数值模拟方法RANS、LES、DES方法的优缺点以及适用情景。

表1 非直接数值模拟方法概览

近年来计算流体力学(CFD)成为一种优良的辅助水池试验的方法而并被广泛采用。一方面，水池模型流场试验结果为CFD方法提供了“校验”数据；另一方面，CFD方法的引入，能够提前对模型试验结果进行预报，并用于解释流场精细测量的一些争议性问题。表2介绍了近20年来采用CFD方法对潜艇流场的研究情况。……