潘龍德 崔立林 程 果

（1.海軍工程大學(xué)振動(dòng)與噪聲研究所 武漢 430033）（2.船舶振動(dòng)噪聲重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢 430033）

1 引言

潛艇在水下航行時(shí)，發(fā)出的噪聲主要有三方面的來源，分別是機(jī)械噪聲、螺旋槳噪聲和水動(dòng)力噪聲。其中，水動(dòng)力噪聲的典型特征是其噪聲總級(jí)大概率正比于流體速度的5～7 次冪，在流體速度超過10kn，也就是高航速時(shí)，其噪聲總級(jí)甚至與流體速度的10 次冪成正比［1］，隨著潛艇航行速度的提升，圍殼部位產(chǎn)生的水動(dòng)力噪聲問題逐漸引起相關(guān)人員的關(guān)注。聚焦圍殼產(chǎn)生的突出水動(dòng)力噪聲相關(guān)問題，美國專門研究潛艇水動(dòng)力、噪聲和結(jié)構(gòu)的綜合研究單位——水面戰(zhàn)爭研究中心卡得洛可分部，曾經(jīng)專門提出有關(guān)先進(jìn)圍殼研發(fā)的項(xiàng)目（Ad?vanced Sail Project），此項(xiàng)目在水動(dòng)力、復(fù)合材料技術(shù)、水動(dòng)力噪聲、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面全面的對(duì)潛艇指揮臺(tái)圍殼進(jìn)行詳細(xì)研究［2］。綜上可以看出，指揮臺(tái)圍殼可能是目前及日后潛艇噪聲的主要來源。因而改善指揮臺(tái)圍殼部位的水動(dòng)力噪聲對(duì)于控制潛艇的噪聲、提高潛艇的聲隱身性能等具有重大作用。圍殼線型對(duì)馬蹄渦有顯著影響，馬蹄渦是指揮臺(tái)圍殼主要噪聲源；此外，圍殼線型對(duì)圍殼尾流也有顯著影響，影響螺旋槳噪聲。

優(yōu)化指揮臺(tái)圍殼線型可以有效降低指揮臺(tái)圍殼部位的水動(dòng)力噪聲，將梳理關(guān)于優(yōu)化指揮臺(tái)圍殼線型的理論和方法的研究現(xiàn)狀，包括數(shù)值計(jì)算方法和PIV 試驗(yàn)測量，并總結(jié)指揮臺(tái)圍殼線型的優(yōu)化形式。

2 計(jì)算流體力學(xué)研究現(xiàn)狀

通過水動(dòng)力試驗(yàn)來探究指揮臺(tái)圍殼對(duì)潛艇流噪聲的影響會(huì)花費(fèi)大量人力物力財(cái)力，相比之下，使用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行數(shù)值計(jì)算模擬潛艇的流場有巨大優(yōu)勢(shì)，且可重復(fù)性高，數(shù)值計(jì)算正在成為研究水動(dòng)力問題的首選。國內(nèi)外很多學(xué)者都曾進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算。俞孟薩［3］等在國外艦船水動(dòng)力噪聲的研究進(jìn)展概述中，總結(jié)了水動(dòng)力噪聲的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。王春旭［4］等對(duì)流致噪聲產(chǎn)生機(jī)理以及預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了綜述，對(duì)在工程應(yīng)用中主流應(yīng)用的流致噪聲的預(yù)報(bào)方法的基本原理和適用情況進(jìn)行了詳細(xì)討論，最后對(duì)流致噪聲的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了總結(jié)。李環(huán)［5］等綜述了水動(dòng)力噪聲的計(jì)算方法，并比較了粘聲分離法、聲類比法和聲邊界條件法等三種在艦船水動(dòng)力噪聲預(yù)報(bào)方面具有優(yōu)勢(shì)的方面。

1）分離渦數(shù)值模擬方法研究現(xiàn)狀

分離渦模擬模型大體上可分成非分區(qū)和分區(qū)兩類，其中，非分區(qū)分離渦模擬模型將LES 模型RANS 模型集成在一個(gè)框架之中，模型之間根據(jù)計(jì)算實(shí)際來進(jìn)行自動(dòng)切換［6］；另一種稱為區(qū)域分離渦模擬模型，這種模型是人為劃分區(qū)域，在不同區(qū)域需要人來選擇相應(yīng)的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算［7］。分離渦模擬的計(jì)算模型是由Spalart［8］最早提出來的，這種模型最早提出來的原因是為解決大規(guī)模的分離渦流動(dòng)問題。

K.R.Reddy［9］等對(duì)基于Smagorinsky 型渦粘公式的DDES 模型進(jìn)行了校正，Chuangxin He［10］等在k-ω SST 模型和已有的k 方程子網(wǎng)格尺度模型的基礎(chǔ)上，建立了一種新的動(dòng)態(tài)延遲分離渦模擬（Dy?namic DDES）模型。改進(jìn)的模型在流場中的試驗(yàn)表明該模型對(duì)強(qiáng)剪切層和循環(huán)氣泡內(nèi)的平均湍流速度有較好的預(yù)測效果，當(dāng)流場不含湍流成分時(shí)，該模型可以快速從RANS 切換到LES。P.R.Spalart［11］等提出了一種可以克服模糊網(wǎng)格密度的新版本的分離渦模型，它是在DES97 的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，類似于Menter 和Kuntz 提出的剪切應(yīng)力傳輸模型（SST），但也適合于其他模型。N.V.Nikitin［12］等采用專門的為分離渦模擬設(shè)計(jì)的子網(wǎng)格尺度模型，對(duì)摩擦雷諾數(shù)高達(dá)8×104的流道進(jìn)行了計(jì)算量適中的大渦模擬。Mikhail S.Gritskevich［13］等進(jìn)行了k-ω剪切應(yīng)力模型的DDES 和IDDES 公式的發(fā)展的相關(guān)研究，微調(diào)了這些方法的RANS 模型，并將改進(jìn)后的模型在一系列附加流動(dòng)和分離流動(dòng)上進(jìn)行了廣泛的測試。Z.Yin［14］等開展了延遲分離渦數(shù)值計(jì)算中模型常數(shù)的動(dòng)態(tài)預(yù)測計(jì)算，提出了一種實(shí)現(xiàn)局部動(dòng)態(tài)計(jì)算過程的常數(shù)值。孫月［15］等在國際船模水池會(huì)議的計(jì)算流體力學(xué)推薦規(guī)程基礎(chǔ)之上，對(duì)經(jīng)簡化的全附體SUBOFF 模型應(yīng)用延遲分離渦模型進(jìn)行了瞬態(tài)流場數(shù)值模擬研究，最終結(jié)果真實(shí)可靠。胡岳［16］等開展了參數(shù)對(duì)分離渦數(shù)值模擬計(jì)算的影響方面的研究，結(jié)果顯示：SST k-ω湍流模型參數(shù)a1變化對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果有影響，參數(shù)a1越大，回流區(qū)長度越小。

王建華［17］等應(yīng)用分離渦模型數(shù)值計(jì)算了船體伴流，為后續(xù)學(xué)者進(jìn)行肥大型船舶的尾部伴流場的研究提供了借鑒。陳浩［18］等開展了基于LES/RANS混合方法的數(shù)值模擬研究，在處理定態(tài)非定常的分離流動(dòng)問題時(shí)，幾種模型計(jì)算結(jié)果差別不大，但是當(dāng)處理非定態(tài)非定常的分離流動(dòng)問題時(shí)，IDDES模型就會(huì)展示出巨大的優(yōu)勢(shì)，所以在解決非定態(tài)非定常的分離流動(dòng)問題時(shí)，數(shù)值計(jì)算應(yīng)選擇IDDES類模型。馮世客［19］應(yīng)用SST k-ω DES 模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分析得出會(huì)對(duì)建筑物周圍的流場產(chǎn)生劇烈影響的建筑物的形態(tài)特征。張文霞［20］開展了基于分離渦方法的風(fēng)電機(jī)組尾流效應(yīng)研究，探究了風(fēng)速對(duì)無干擾尾流場的影響規(guī)律。王志勇［21］等應(yīng)用ID?DES（改進(jìn)的延遲分離渦模擬）模型，并結(jié)合滑移網(wǎng)格方法，對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)槳和對(duì)轉(zhuǎn)舵槳的水動(dòng)力性能進(jìn)行了預(yù)報(bào)研究，驗(yàn)證了采用IDDES模型進(jìn)行數(shù)值模擬的可行性。王秀勇［22］等在進(jìn)行核主泵水動(dòng)力性能非定常特性分析時(shí)，選擇了分離渦模擬模型，并結(jié)合Q 準(zhǔn)則捕捉了漩渦結(jié)構(gòu)。龔杰［23］等應(yīng)用DES（分離渦模擬）方法對(duì)設(shè)計(jì)工況下導(dǎo)管螺旋槳的尾流場和尾渦特性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。劉佳豪［24］等對(duì)比了旋翼-機(jī)翼組合體懸停狀態(tài)下的IDDES 和RANS數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，IDDES 數(shù)值計(jì)算的流場更為精細(xì)。胡曉峰［25］等應(yīng)用IDDES（改進(jìn)的延遲分離渦方法）數(shù)值模擬計(jì)算了深吃水半潛平臺(tái)的渦激運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)證了該計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。此外，胡曉峰［26］還采用IDDES（改進(jìn)的延遲分離渦方法）數(shù)值模擬計(jì)算了在湍流邊界層分離下張力腿平臺(tái)的阻力特性。

2）其他數(shù)值模擬方法研究現(xiàn)狀

Saeed Abedi［27］等應(yīng)用無附體SUBOFF 潛艇模型進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，探究了球鼻艏對(duì)潛艇繞流場渦量的影響情況，說明了數(shù)值計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。張楠［28］等將LES 和FW-H 相結(jié)合，對(duì)五種不同尺度的方形孔腔在水中的噪聲特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，說明了該數(shù)值預(yù)報(bào)方法的準(zhǔn)確性。宮偉力［29］等對(duì)LES（大渦模擬）理論的發(fā)展過程、基本理論及其發(fā)展現(xiàn)狀作了概述，并進(jìn)行了示范講解，說明該理論模型對(duì)湍流精細(xì)流場有很強(qiáng)的數(shù)值模擬能力，可以解決工程實(shí)際的許多問題。Dakui Feng［30］等采用大渦模擬數(shù)值計(jì)算模型數(shù)值計(jì)算了雷諾數(shù)為2.65×107的SUBOFF 潛艇模型的流場，將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)后得出數(shù)值仿真的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果十分吻合。張懷新［31］等采用RANS（雷諾平均方程）數(shù)值模擬了三種不同截面潛艇周圍粘性流場，通過對(duì)三種數(shù)值計(jì)算結(jié)果的比較，給出了三種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)。吳方良［32］等采用RANS方法數(shù)值計(jì)算了全附體SUBOFF模型的三維流場，研究了潛艇指揮臺(tái)圍殼對(duì)潛艇水動(dòng)力性能的影響，驗(yàn)證了CFD計(jì)算方法的可行性。李亞林［33］等以SUBOFF 標(biāo)準(zhǔn)潛艇模型的圍殼為研究對(duì)象，應(yīng)用LES 方法數(shù)值研究了指揮臺(tái)圍殼與艇體交接部位的流場繞流情況，并計(jì)算流激噪聲情況，其研究結(jié)果可為今后設(shè)計(jì)流動(dòng)控制裝置、降低指揮臺(tái)圍殼部位產(chǎn)生的水動(dòng)力噪聲提供一定的借鑒，也為新型指揮臺(tái)圍殼的設(shè)計(jì)制造打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。Joseph J［34］等應(yīng)用（Reynolds Averaged Navier-Stokes，RANS）模型對(duì)更先進(jìn)的指揮臺(tái)圍殼形式進(jìn)行了研究，并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與縮比模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果證實(shí)了應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行指揮臺(tái)圍殼的研究設(shè)計(jì)的可行性。姜宜辰［35］等采用數(shù)值計(jì)算方法探究了潛艇附體位置對(duì)水下航行體的伴流場影響，為優(yōu)化潛艇附體的安裝位置提供理論支持。楊瓊方［36］等結(jié)合大渦模擬與聲學(xué)邊界元方法，數(shù)值預(yù)報(bào)了流噪聲在空間上的分布情況以及聲指向性等特性，得出了等效的聲中心位置并分析了其受螺旋槳旋轉(zhuǎn)作用的影響情況。曾文德［37］等進(jìn)行了全附體潛艇的流噪聲數(shù)值模擬仿真計(jì)算，得到了特征點(diǎn)處的總聲級(jí)和聲場指向性的分布規(guī)律。黃勝［38］等對(duì)帶有螺旋槳的潛艇模型進(jìn)行了流場及流噪聲的數(shù)值計(jì)算研究，結(jié)果說明了所采用的的計(jì)算模型能夠準(zhǔn)確得出相應(yīng)的結(jié)果。許影博［39］等采用大渦模擬和FW-H 相結(jié)合的數(shù)值仿真方法對(duì)翼型水動(dòng)力噪聲進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，說明了數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性。

3 潛艇PIV流場測試研究現(xiàn)狀

在PIV（Particle Image Velocimetry）技術(shù)快速發(fā)展的背景下，船舶與海洋工程領(lǐng)域內(nèi)，有越來越多的學(xué)者在利用PIV 來進(jìn)行相關(guān)的流場研究，主要的PIV 系統(tǒng)為岸基式PIV 和隨車式PIV。岸基式PIV測量系統(tǒng)多用于空泡水筒、循環(huán)水槽等試驗(yàn)設(shè)備之中；隨車式PIV 測量系統(tǒng)則主要在船模拖曳水池中應(yīng)用。在拖曳水池進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，船舶的航行姿態(tài)會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)會(huì)有自由液面興波的產(chǎn)生，這樣的測量試驗(yàn)會(huì)更加接近于真實(shí)的船舶航行狀態(tài)下的繞流場，但隨車式PIV 也有其弊端，那就是制造成本偏高，模型試驗(yàn)的難度偏大。

圖1 試驗(yàn)設(shè)備

陳虎［40］等在文獻(xiàn)綜述中詳盡介紹了國外流場的測試技術(shù)和可視化研究方法的發(fā)展現(xiàn)狀，概述了相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，對(duì)艦船流場測量和可視化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)歸納，并對(duì)艦船流場測試技術(shù)和可視化技術(shù)未來可能的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了總結(jié)歸納。張軍［41］等介紹了PIV 技術(shù)的三個(gè)具體應(yīng)用，展示了該系統(tǒng)的發(fā)展過程以及在船舶與海洋工程領(lǐng)域內(nèi)的作用和未來前景。程明道［42］等介紹了國內(nèi)隨車式PIV 測量系統(tǒng)的設(shè)備配置和第一次使用情況，采用水面艦船作為研究對(duì)象，獲得了一些有價(jià)值的數(shù)據(jù)，可以為我國需應(yīng)用隨車式PIV 測量系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的相關(guān)科研工作者積累了十分寶貴的經(jīng)驗(yàn)。張國平［43］等詳細(xì)描述了在中國船舶科學(xué)研究中心建立的第一套隨車式水下三維PIV 測試系統(tǒng)的構(gòu)成以及各種測量模式，并通過開展試驗(yàn)性的研究對(duì)該套PIV 測量系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)估。張文照［44］等應(yīng)用PIV 技術(shù)對(duì)潛艇尾流場和水動(dòng)力噪聲的測量方法進(jìn)行了研究。

F.Di Felice［45］等利用SPIV 技術(shù)在一個(gè)大型空化水槽中對(duì)帶有五葉螺旋槳的船舶模型進(jìn)行了尾跡試驗(yàn)探究，通過對(duì)螺旋槳旋轉(zhuǎn)過程和不同縱向位置尾跡及其演變過程的研究，表明立體PIV 技術(shù)在進(jìn)行復(fù)雜流場研究試驗(yàn)時(shí)具有較高的精度。

Francisco Pereira［46］等設(shè)計(jì)了一款獨(dú)特的、高度模塊化的、靈活的PIV 測量系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于實(shí)際測量中。該儀器適用于大型的試驗(yàn)設(shè)備。

圖2 試驗(yàn)及結(jié)果

F.Di Felice 和Francisco Pereira［47］一同總結(jié)了PIV技術(shù)在艦船流體力學(xué)中的發(fā)展與應(yīng)用。

N.Bose［48］等利用SPIV（Stereo Particle Image Ve?locimetry）對(duì)導(dǎo)管推進(jìn)器在不同推進(jìn)系數(shù)情況下的尾流場水動(dòng)力特性進(jìn)行了研究。

Jie Gong［49］等利用PIV 技術(shù)測量了某采用泵噴推進(jìn)的船模自航行試驗(yàn)，測量了導(dǎo)管內(nèi)的速度分布情況，試驗(yàn)結(jié)果有助于后續(xù)相關(guān)研究的推進(jìn)。

G.Aloisio［50］等對(duì)某船模在自由橫搖時(shí)的PIV測量試驗(yàn)，給出了船舶模型在強(qiáng)迫橫搖運(yùn)動(dòng)中繞船速度場的試驗(yàn)分析與總結(jié)。

圖3 空化水槽中螺旋槳PIV設(shè)置

圖4 試驗(yàn)?zāi)Ｐ图安贾?/p>

圖5 試驗(yàn)設(shè)置圖

M.Falchi［51］等應(yīng)用PIV 技術(shù)測量了雙體船在產(chǎn)生漂角過程中繞船速度場的分布情況，重點(diǎn)研究了漩渦的產(chǎn)生、分離、向下游演化等機(jī)理。

圖6 水下雷體實(shí)物圖

Chun-yu Guo［52］等采用PIV 技術(shù)對(duì)巴拿馬型散貨船的流場尾跡進(jìn)行了試驗(yàn)研究，在試驗(yàn)中測量了弗勞德數(shù)為0.167情況下的螺旋槳盤面處的平均速度和瞬時(shí)速度、湍流特性和流場渦量信息等。

圖7 示意圖及結(jié)果圖

趙峰［53］等在中國船舶科學(xué)研究中心的中型拖曳水池中進(jìn)行了PIV 測試，對(duì)五種不同的尾附體與回轉(zhuǎn)體的連接形式的模型進(jìn)行了研究，給出了直觀定量的評(píng)估。

以上總結(jié)梳理了兩種指揮臺(tái)圍殼線型優(yōu)化所涉及的方法，下面總結(jié)目前已有的指揮臺(tái)圍殼線型優(yōu)化形式。

4 指揮臺(tái)圍殼線型優(yōu)化研究現(xiàn)狀

Xihui Wang［54］等應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)研究了不同圍殼形狀時(shí)對(duì)潛艇水動(dòng)力噪聲的影響。結(jié)果表明改變指揮臺(tái)圍殼前緣線型可以有效抑制潛艇水動(dòng)力噪聲，可使聲壓級(jí)降低4.69dB。

呂鳴鶴［55］應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法研究分析了不同指揮臺(tái)圍殼優(yōu)化方案特性，將全附體SUBOFF 標(biāo)準(zhǔn)模型的指揮臺(tái)圍殼水平位置、高度及外形做優(yōu)化后，綜合得出最優(yōu)的指揮臺(tái)圍殼設(shè)計(jì)方案。

柏鐵朝［56］等對(duì)標(biāo)準(zhǔn)SUBOFF 潛艇模型的指揮臺(tái)圍殼進(jìn)行了線型的優(yōu)化，分別的得到了低矮化和兩種流線化指揮臺(tái)圍殼，應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法模擬計(jì)算分別得到其水動(dòng)力性能和表面壓力分布情況，得出低矮化和流線化后的指揮臺(tái)圍殼可以優(yōu)化潛艇水平轉(zhuǎn)向時(shí)的橫傾角和縱傾角，為后續(xù)潛艇指揮臺(tái)圍殼的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了一定借鑒意義。

圖8 圍殼線型圖

圖9 圍殼示意圖

許際波［57］等對(duì)指揮臺(tái)圍殼低頻流激噪聲進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，得出在潛艇的航速不同或者指揮臺(tái)圍殼結(jié)構(gòu)不同時(shí)，所誘發(fā)的流激輻射噪聲會(huì)有差異，為工程實(shí)踐設(shè)計(jì)提供了一定的參考借鑒。張楠［58］等開展了潛艇指揮臺(tái)圍殼線型優(yōu)化對(duì)抑制脈動(dòng)壓力與流激噪聲的效果方面的數(shù)值模擬研究，對(duì)潛艇指揮臺(tái)圍殼進(jìn)行了前緣加裝填角以及三維座艙型圍殼等優(yōu)化，分別對(duì)原指揮臺(tái)圍殼和線型優(yōu)化后的指揮臺(tái)圍殼進(jìn)行了指揮臺(tái)圍殼部位渦量的分布特性和噪聲分布特性數(shù)值計(jì)算，分析結(jié)果表明線型優(yōu)化后的指揮臺(tái)圍殼可以減小脈動(dòng)壓力與流激噪聲的產(chǎn)生，可以很好地改善流動(dòng)品質(zhì)，可以為潛艇流聲耦合和未來潛艇的設(shè)計(jì)提供一定參考借鑒。三種線型圍殼示意圖如下。

圖10 不同線型指揮臺(tái)圍殼

圖11 不同指揮臺(tái)圍殼型線圖

杜波［59］等數(shù)值模擬了三種不同指揮臺(tái)圍殼外型對(duì)阻力、流場以及壓力等方面的影響，并說明了數(shù)值計(jì)算方法的可靠性。盛立［60］等在原SUBOFF潛艇模型基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了四種指揮臺(tái)圍殼線型，分別進(jìn)行仿真模擬研究，對(duì)仿真得出的四種指揮臺(tái)圍殼的軸向速度分布、指揮臺(tái)圍殼周圍漩渦分布、不同截面處的速度分布等進(jìn)行了分析，結(jié)果表明斜壁式指揮臺(tái)圍殼設(shè)計(jì)可以改善槳盤面處的流場均勻性；指揮臺(tái)圍殼尖瘦的前緣線型能提高螺旋槳的伴流品質(zhì)的同時(shí)，還可以降低阻力。四種指揮臺(tái)圍殼線型如下。

圖12 四種指揮臺(tái)圍殼線型

劉龍舉［61］等對(duì)SUBOFF 標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行沙丘化改進(jìn)后，開展了指揮臺(tái)圍殼阻力和尾部伴流等方面的數(shù)值模擬研究，針對(duì)沙丘型指揮臺(tái)圍殼的優(yōu)化方案對(duì)潛艇阻力和尾部伴流等方面的影響進(jìn)行了初步探索，為指揮臺(tái)圍殼的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了新思路，王開春［62］等對(duì)尺度放大的SUBOFF 潛艇模型以及在SUBOFF 潛艇模型基礎(chǔ)之上進(jìn)行指揮臺(tái)圍殼改進(jìn)的三種潛艇模型進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，結(jié)果顯示將指揮臺(tái)圍殼后緣形狀從矩形變?yōu)樘菪?，可以改善指揮臺(tái)圍殼尾流品質(zhì)，從而可以降低潛艇流激噪聲。四種不同指揮臺(tái)圍殼線型圖。

圖13 不同指揮臺(tái)圍殼線型圖

王志博［63］等將指揮臺(tái)圍殼分為兩段，通過改變進(jìn)流段的線型而不變?nèi)チ鞫蔚木€型的方法，設(shè)計(jì)出三種新指揮臺(tái)圍殼方案，然后分別對(duì)其數(shù)值模擬得出的槳盤面速度情況、槳盤面處渦量分布等結(jié)果進(jìn)行分析，表明光順過渡的前緣線型可以有效改善指揮臺(tái)圍殼的入流品質(zhì)，優(yōu)化指揮臺(tái)圍殼周圍渦量分布，進(jìn)而有助于尾流的均勻性。

三種指揮臺(tái)圍殼圖如圖14。

圖14 三種指揮臺(tái)圍殼圖

5 結(jié)語

根據(jù)以上國內(nèi)外研究現(xiàn)狀梳理可以發(fā)現(xiàn)：優(yōu)化指揮臺(tái)圍殼線型有很多種途徑，如在指揮臺(tái)圍殼前端與艇體交接部位加裝填角、將指揮臺(tái)圍殼設(shè)計(jì)成三維座艙型、改變指揮臺(tái)圍殼的高度、改變指揮臺(tái)圍殼頂部線型、改變指揮臺(tái)圍殼前緣線型、改變指揮臺(tái)圍殼后緣線型等。

綜上得出存在如下兩個(gè)問題：

1）指揮臺(tái)圍殼相對(duì)厚度對(duì)水動(dòng)力噪聲的影響

現(xiàn)有的有關(guān)指揮臺(tái)圍殼線型優(yōu)化的研究雖然很多，但是關(guān)于指揮臺(tái)圍殼相對(duì)厚度對(duì)水動(dòng)力噪聲的影響方面的研究幾乎處于空白狀態(tài)。

2）指揮臺(tái)圍殼相對(duì)厚度對(duì)潛艇流場結(jié)構(gòu)的影響

雖然國內(nèi)外利用PIV 技術(shù)進(jìn)行潛艇流場結(jié)構(gòu)的研究比較成熟，但是現(xiàn)有的有關(guān)指揮臺(tái)圍殼相對(duì)厚度對(duì)潛艇流場結(jié)構(gòu)的影響幾乎處于空白狀態(tài)。

全文總結(jié)了有關(guān)指揮臺(tái)圍殼線型優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀以及指揮臺(tái)圍殼線型優(yōu)化研究方法等，目前研究指揮臺(tái)圍殼最主要的手段時(shí)利用CFD 進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算研究，在必要時(shí)還要輔以試驗(yàn)手段，可以為研究指揮臺(tái)圍殼的學(xué)者提供參考借鑒。