基于需求驅(qū)動(dòng)的深水AUV系統(tǒng)外形設(shè)計(jì).pdf

1、水下自治航行器（Autonomous Underwater Vehicle），依靠自身攜帶的能源，搭載不同的任務(wù)傳感器在指定海域按預(yù)先設(shè)定的航線航行，來(lái)完成指定水域的測(cè)量與勘探任務(wù)。由于AUV自身攜帶的能源有限，因此其能源的使用效率顯得格外重要，將直接決定著AUV的工作時(shí)間與航程，合理設(shè)計(jì)AUV的外形降低AUV航行時(shí)受到的阻力將有效提高AUV的能源利用率。尤其，現(xiàn)代電池技術(shù)尚待突破，AUV的外形優(yōu)化設(shè)計(jì)，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍將成為AUV研究的

2、重點(diǎn)。
　　本文以實(shí)驗(yàn)室研制的深水AUV系統(tǒng)為研究對(duì)象，借助商業(yè)軟件ANSYS，基于阻力最小原則進(jìn)行AUV外形設(shè)計(jì)，保證AUV航行時(shí)所受到的阻力最小，以最大限度的提高AUV系統(tǒng)的能源利用率。同時(shí)，為保證AUV所搭載的各種聲學(xué)傳感器的測(cè)量精度，本文從一個(gè)新的角度——AUV濕模態(tài)分析，研究了AUV采用設(shè)計(jì)的外形時(shí)對(duì)所搭載的聲學(xué)傳感器工作性能的影響。通過(guò)相關(guān)海試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所得結(jié)論的正確性。主要研究成果如下：首先基于阻力最小原則，借助流體

3、軟件對(duì)采用不同外形的AUV進(jìn)行流體仿真計(jì)算，最終通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，擁有Myring曲線外形的AUV所受到的阻力明顯小于其余外形，為最優(yōu)線性。在容積相等的情況下，為減小AUV受到的阻力，應(yīng)盡量增大AUV的長(zhǎng)徑比。然后對(duì)確定外形的AUV系統(tǒng)進(jìn)行濕模態(tài)分析，研究AUV在工作過(guò)程中對(duì)各階頻率的響應(yīng)情況，以此作為依據(jù)優(yōu)化AUV外形及結(jié)構(gòu)，避免AUV振動(dòng)影響各傳感器的正常工作。最后通過(guò)對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性，同時(shí)也證明所設(shè)計(jì)