潜体包括潜艇、潜器及其他水下航行器。潜艇是海军重要的威慑力量,潜艇的各项性能指标中最重要的是潜艇的机动性、隐身性与应急安全性能。随着潜艇水下航速的不断提高和潜深的越来越大,潜艇在水下的运动不再是单纯的平面运动,而是具有六自由度的空间运动。水下航行的潜艇,由于突发事件,如操纵设备故障而出现的不利纵倾、海水密度突然变化而发生的潜艇“掉崖”等现象,潜艇将无法保持定深航行而处于危险状态。为了防止面临危险的潜艇超过极限潜深或撞沉海底,最有效的手段就是急速吹除各组压载水舱中的海水,甚至吹除的同时抛弃固体可弃压载,实施应急上浮。本文以潜艇作为潜体代表为研究对象,从潜体应急上浮数值计算方法、潜体应急上浮过程数值模拟、潜体模型应急上浮试验研究等方面对潜体应急上浮过程的水动力性能进行深入研究,主要研究内容如下:首先,建立了潜体应急上浮过程的六自由度空间运动数学模型,并针对潜体应急上浮运动问题的特点,得出一套可行的数值计算方法,包括基于RANSE的控制方程、求解压力耦合方程组的半隐式方法(SIMPLE)、基于流体体积函数法(VOF)的自由液面处理技术、重叠网格技术、选用SST k-ω;湍流模型、计算域网格的划分、边界条件的设置等等。其次,采用计算流体力学(CFD)计算方法,数值模拟开流水孔潜体潜深9米(潜深略大于1.6倍艇长)应急上浮过程,较好的预报了开流水孔潜体潜深9米上浮过程做前进运动、后退运动和接近垂直上浮运动的应急上浮过程中的水动力性能,分析了不同正浮力中心纵向分布位置对潜体应急上浮过程的影响。再次,基于前期理论方面研究成果的基础上,完成了潜体水下状态倾斜试验、潜体水下状态自由纵横摇试验和不同工况下潜体水下应急上浮试验。通过试验结果与数值计算数据对比分析,验证了潜体应急上浮数值计算理论的可行性;并总结出了一套行之有效的潜体应急上浮试验方案。最后,应用已验证可行的数值计算方法,数值预报了潜体流水孔处于封闭状态时潜体应急上浮过程的运动规律,分析了有无流水孔、不同潜深、不同正浮力中心纵向分布位置等因素对潜体应急上浮过程的水动力性能影响。