一种内孤立波影响下潜艇姿态预测方法

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1.一种内孤立波影响下潜艇姿态预测方法，其特征在于，所述预测方法包括以下具体步骤：步骤一：建立流场域几何模型，所述流场域几何模型长度方向为内孤立波传播方向，高度方向为海洋深度方向，同时对所述流场域几何模型进行网格划分，建立流场域网格模型；步骤二：定义流场域网格模型局部坐标系x，所述流场域局部坐标系x的原点为流场域网格模型形心，x、y和z轴方向分别为流场域网格模型长度方向、高度方向和宽度方向；fluid_localfluid_local步骤三：定义位于内孤立波传播方向下游的流场域网格模型端面和流场域网格模型上下面为速度入口型边界条件，定义位于内孤立波传播方向上游的流场域网格模型端面为压力出口型边界条件，定义流场域网格模型剩余两面为对称型边界条件；步骤四：建立潜艇及围绕潜艇的随动流场域几何模型，同时对所述潜艇及围绕潜艇的随动流场域几何模型进行网格划分，建立潜艇及围绕潜艇随动流场域网格模型；步骤五：定义潜艇船体坐标系x，所述潜艇船体坐标系x的原点为潜艇质心，x、y和z轴方向分别为潜艇长度方向、高度方向和侧向；submarine_localsubmarine_local步骤六：定义潜艇及围绕潜艇随动流场域网格模型中的潜艇表面为壁面型边界条件；步骤七：根据潜艇初始姿态和潜艇相对内孤立波初始位置，将潜艇及围绕潜艇随动流场域网格模型嵌入流场域网格模型，建立总体装配网格模型；步骤八：对所述总体装配网格模型进行初始化；步骤九：在第n个计算时间步，对局部坐标系x下的流场域网格模型进行整体位移，其中，整体位移矢量d在局部坐标系x下的x、y和z轴方向的三个分量分别为c·Δt、0和v·Δt，c为内孤立波波速，v为海域全局坐标系X下潜艇质心运动速度矢量v在局部坐标系x中z向投影分量，Δt为计算时间步长；fluid_localfluidfluid_localsubmarine_zsubmarine_zfluid_local步骤十：在海域全局坐标系X下对潜艇及围绕潜艇随动流场域网格模型进行整体位移，其中，整体位移矢量d＝v·Δt；submarine步骤十一：在船体坐标系x下对潜艇及围绕潜艇随动流场域网格模型进行整体旋转，其中，整体旋转矢量θ＝ω·Δt；其中ω为潜艇角速度矢量；submarine_localsubmarine步骤十二：对流场域网格模型基于重叠网格理论进行挖洞处理，并在流场域网格模型和潜艇及围绕潜艇随动流场域网格模型各自重叠网格边界单元处，建立两者间流场信息插值，同时以重叠网格挖洞后潜艇及围绕潜艇随动流场域网格模型的重叠边界单元尺寸为基准，对流场域网格模型重叠边界单元及其周边三层单元进行局部加密；步骤十三：对流场域网格模型中位于海水分界面附近的四层网格重新进行局部加密；其中，海水分界面为淡海水和浓海水的分界面，沿海洋深度方向将海水由上至下根据设定海水浓度阈值的分为淡海水和浓海水两层；步骤十四：根据当前局部坐标系x原点所对应的海床信息，对内孤立波波速c、海水分界面到当前海床距离h和波形方程η(x′, t)进行更新，对步骤三所述速度入口型边界流场速度进行更新，其中，t＝n·Δt为当前计算时间，x′为流场域网格模型局部坐标系x下总体装配网格模型节点x轴向坐标；fluid_local<fluid_local步骤十五：对所述总体装配网格模型进行流场计算；步骤十六：计算潜艇受力矢量F＝∑<·n-∑<·a和潜艇力矩矢量M＝∑[d×(p·n)]-∑[d×(τ·a)]，其中，p为潜艇壁面单元e表面流场压力，n为潜艇壁面单元e法线方向矢量，τ为潜艇模型壁面单元e所受剪切应力，a为潜艇模型壁面单元e面积，d为潜艇重心到该壁面单元e距离矢量；<<<<<<<<eeeeeeeeeee步骤十七：求解方程和/>更新潜艇质心运动速度矢量v和潜艇角速度矢量ω，其中，m为当前潜艇排水量，I为当前潜艇惯性张量；步骤十八：对步骤十所述整体位移矢量d和步骤十一所述旋转矢量θ进行更新，并输出；submarinesubmarine步骤十九：令n＝n+1，若n·Δt＞t，则结束计算，否则返回步骤九，其中，t为计算结束时间。endend