本文采用数值模拟方法,将海峡结构简化为正弦型侧边界结构,对内孤立波沿侧边界传播及其对细长潜体作用力特性开展研究,并在大型分层流水槽中进行试验验证。同时根据细长潜体在内孤立波环境中的受力特性,提出了一种新型潜航器应急救生装置的设计思想和概念模型,旨在弥补传统潜航器在突发掉深救援过程中的缺陷。论文成果可为潜航器航行安全提供参考。论文创新点及主要结论如下:1.开展基于RNG k-?湍流模式的内孤立波沿正弦侧边界演化及其对细长潜体作用力特性的数值模拟技术与分析方法研究,建立大型分层流水槽中非定态内波与结构物作用的模型试验系统及分析方法,完成物理模型测量与分析用以检验数值模拟结果与方法的探索实践。2.采用数值模拟结合水槽模型试验的有效方法,客观描述了内孤立波沿侧边界传播过程中波-流场的演化特征。对于小振幅内孤立波,在侧边界收缩段,靠近侧边界受地形阻碍,波形垂向拉伸,水平向收缩,波幅增大,上下层水平流速剪切降低,而远离侧边界,波幅减小但流速剪切增大;侧边界中心通道横截面最小,流速剪切最大;在侧边界扩张段,波形垂向收缩,水平向拉伸,波幅降低,流场剪切较中心通道减小。对于较大振幅内孤立波,波形出现蜷曲、破碎及分裂等现象,典型内孤立波流场中的椭圆涡旋发生变形,在扩张段出现大量涡旋,加剧了能量耗散。3.采用数值和物模试验两种手段,揭示了侧边界条件下内孤立波对细长潜体作用力的变化规律。在侧边界收缩段,细长潜体受力随初始波幅增大而增大,横向距侧边界愈近所受作用力愈大;在侧边界扩张段,随初始波幅增大细长潜体作用力先增大后减小,横向距侧边界愈远所受垂向力和横向力愈大,水平力与空间位置、密度分层比以及模型参数有关。4.基于内孤立波对细长潜体作用力特性,提出了一种针对潜航器在遭遇内孤立波等危险状况时的应急救生装置的工作原理,并结合实例验证了可行性,与传统救援手段相比,所提出的救生装置具有体积小、易携带、操作简单及可靠性高等特点。