水下自航行器水動(dòng)力學(xué)特性數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)研究.pdf

1、小型AUV(AutonomousUnderwaterVehicles)是一種無(wú)人無(wú)纜水下自主航行器，可以進(jìn)行海洋水下多種參數(shù)的測(cè)量?；谝欢ǖ臏y(cè)量任務(wù)需要，天津大學(xué)和國(guó)家海洋技術(shù)中心聯(lián)合研制了一種坐底式、主體可分離的小型AUV，稱(chēng)為水下自航行器。 本文通過(guò)適當(dāng)選取坐標(biāo)系，建立了水下自航行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)航行器所受水動(dòng)力進(jìn)行了分析與計(jì)算，為航行器穩(wěn)定性、操縱性分析與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(C

2、FD)的方法，基于一種典型外形，研究了AUV外形、阻力(系數(shù))與航速的關(guān)系，指出：對(duì)于小型AUV，由于其航行速度一般都比較低(對(duì)應(yīng)流場(chǎng)雷諾數(shù)較低)，在AUV的速度范圍內(nèi)，水動(dòng)力系數(shù)是隨速度變化的。而魚(yú)雷等高速航行體在其速度范圍內(nèi)可以認(rèn)為水動(dòng)力系數(shù)是常數(shù)。因而AUV設(shè)計(jì)中，即使可以查到外形魚(yú)雷等航行體的資料，但由于很難滿足動(dòng)力學(xué)相似的條件而不能使用。 基于流線型航行體常采用的假設(shè)：將航行器阻力處理為各部件阻力之和，運(yùn)用CFD方法對(duì)

3、兩輪設(shè)計(jì)的航行器進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算，對(duì)航行器外形參數(shù)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)改進(jìn)，指出后續(xù)可以進(jìn)一步改進(jìn)外形設(shè)計(jì)以減小阻力的空間；通過(guò)分析計(jì)算結(jié)果，獲得航行器主要水動(dòng)力特征。 針對(duì)兩輪設(shè)計(jì)外形，對(duì)航行器進(jìn)行了兩次水動(dòng)力試驗(yàn)。基于第一次試驗(yàn)結(jié)果及阻力特征分析，對(duì)水動(dòng)力試驗(yàn)安裝、測(cè)量方法，沒(méi)入水下深度等進(jìn)行了分析與調(diào)整；通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的比較，調(diào)整了數(shù)值計(jì)算模型參數(shù)。在第一輪外形阻力特征基礎(chǔ)上，對(duì)航行器總體結(jié)構(gòu)與外形進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，