[发明专利]一种子母潜器的流体动力干扰计算方法

权利要求书

1.一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.在潜器的横剖面建立坐标系；

S2.利用保角变换将大尺度的母艇曲面映射为平面；

S3.结合映像法实施母艇表面边界条件，将原问题转化为无界流中物体绕流问题；

S4.采用边界元法，在小尺度的子艇表面布置奇点，通过求解边界积分方程计算子艇表面速度势；

S5.保角变换的逆变换，将速度势映射到原始物体表面，计算受力。

2.根据权利要求1所述的一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，其特征在于：所述S1在潜器的横剖面建立坐标系具体为：在潜器的横剖面建立二维笛卡尔坐标系xoy，坐标原点位于母艇形心，x轴与水平面平行，y轴与水平面垂直，母艇半径为R。

3.根据权利要求1所述的一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，其特征在于：所述S2中，利用保角变换将大尺度的母艇表面Γ_B1映射为平面，变换函数为：

ζ＝f(z)＝iR(ln z-ln R)

式中z和ζ为复变量，z＝x+iy，z是物理平面复坐标；ζ＝ξ+iη，ζ为计算平面复坐标。

4.根据权利要求3所述的一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，其特征在于：所述S2中的保角变换函：

(＝f(z)＝iR(ln z-ln R)

分离实部和虚部，得到计算平面坐标ξ，η与物理平面坐标x，y间的对应关系如下：

ξ＝-Rarg(x，y)

5.根据权利要求1所述的一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，其特征在于：所述S3中，在计算平面采用映像法，实施母艇表面边界条件：

式中为物理平面速度势，n为物面法向量，Γ_B1为母艇表面；

变换后，母艇表面边界条件简化为平底边界条件：

式中Φ为计算平面速度势；采用映像法，生成子艇关于η＝0的镜像，将问题简化为子艇及其镜像在无界流中的绕流问题。

6.根据权利要求1所述的一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，其特征在于：所述S4中，采用边界元法，在计算平面将子艇表面离散为N个面元ΔQ_j，计算面元形心p，q及法向量并求解边界积分方程：

式中A_ii＝π，

解方程得计算平面子艇表面的速度势Φ(ζ)，并写出复势Ω(ζ)＝Φ(ζ)+iΨ(ζ)，其中Ψ(ζ)为计算平面的流函数。

7.根据权利要求1所述的一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，其特征在于：所述S5中，通过保角变换的逆变换，将复势Ω(ζ)映射到原始物体表面的复势其中ψ(z)为物理平面的流函数；

变换函数为：

可得到子艇表面速度势根据子艇表面速度势可进一步得到子艇表面速度、压力分布及受力信息。

8.根据权利要求7所述的一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，其特征在于：所述S5中，使用逆变换函数将计算平面速度势变换到物理平面，步骤具体包括：

分离实部和虚部，得到物理平面坐标x，y与计算平面坐标ξ，η间的对应关系如下：