Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

A computational study of wakes behind submarines and surface ships.

A computational study of wakes behind submarines and surface ships. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Lillberg Eric, Alin Niklas, Fureby Christer
Ort: Stockholm
Sidor: 25
Utgivningsår: 2000
Publiceringsdatum: 2000-12-29
Rapportnummer: (FOA-R--00-01685-313)
Nyckelord Vakfysik, ytfartyg, ubåtar, large eddy simulering, fria vätskeytor, wake physics, surface ships, submarines, large eddy simulations, free surface flows
Sammanfattning Denna rapporten behandlar numeriska simuleringar av vaken bakom ytfartyg och ubåtar med hjälp av modeller som baseras på lösning av Navier-Stokes ekvationer. Fartygsvågor har länge varit av stort intresse för skeppsbyggare eftersom Kelvinvågorna är orsaken till en stor del av det totala motståndet, särskilt vid höga hastigheter. Nyligen har den viskösa vaken rönt intresse eftersom den lämnar ett kvardröjande spår på havsytan, och erbjuder därmed ett effektivt sätt att upptäcka ytfartyg och ubåtar genom exempelvis luftburen radar. Dessutom innehåller vaken akter om ytfartyg och ubåtar information om fartyget som skapade vaken, dess kurs och hastighet, och den är därför av stort intresse när alternativa torpedmålsökare undersöks. Den föreliggande studien är ett första steg mot att utveckla en mer grundläggande förståelse för mekanismerna bakom vaken, dess inre dynamik och dess avklingning. För detta ändamål har numeriska simuleringar gjorts för enkla fartygsskrov vid olika Froude-tal och olika djup, såväl som för en ubåtskonfiguration. För att förenkla problemet har vi hittills försummat effekterna av propulsorn, men detta kommer att åtgärdas i framtida studier. Vaken akter om ytfartyget samverkar med ytan så att karaktäristiska egenskaper produceras vilka kan observeras med t.ex. syntetisk aperturradar, medan ubåtsvaken inte växelverkar med havsytan såvida ubåten inte ändrar sitt djup. I båda fallen skapas de koherenta strukturerna i vaken av vissa särskilda egenskaper hos fartyget, t.ex. sammanfogningen av överbyggnad och skrov eller roder och skrov, eller slaget. Detta understödjer uppfattningen att givet en vak är det möjligt att finna dess källa och/eller att erhålla information om kurs, hastighet och karaktäristiska egenskaper.
Abstract This report is concerned with numerical simulations of the wake behind surface ships and submarines using models based on solving the full Navier Stokes equations. Ship waves have for long been of great interest to naval architects since the Kelvin waves are responsible for a significant part of the total resistance, especially at high speeds. More recently, however, the viscous wake have attracted considerable interest since it leaves a persistent trace on the ocean or sea-surface, and thus offers an effective means of ship or submarine detection by e.g. airborne radar. Furthermore, the wake astern of surface ships and submarines contains intrinsic information about the vessel that created the wake, its course and speed, and is therefore of considerable interest when examining alternative homing devises for torpedoes. The present study is the first step towards developing a more fundamental understanding of the mechanisms behind the wake, its dynamics and its decay. For this purpose numerical simulations have been carried out for simple ship hulls at different Froude numbers and different depths, as well as for a submarine configuration. To simplify matters we have so far neglected the effects of the propulsor but this will be remedied in future studies. The wake behind the surface ship interacts with the surface to produce characteristic features that can be obtained from e.g. synthetic aperture radar, whilst the submarine wake does not interact with the surface unless the submarine alters its depth. In both cases the coherent structures of the wake are observed to be created from certain salient features of the vehicle, e.g. the sail-hull or appendage-hull junction or the bilge. This corroborates the notion that given a wake it may be possible to find its source and/or to obtain information concerning its course, speed and characteristics.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182