水下自航行器外形優(yōu)化設(shè)計(jì)與水動(dòng)力性能分析.pdf

1、水下自航行器的設(shè)計(jì)可以分為機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩部分，機(jī)械系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的載體，也是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)；機(jī)械系統(tǒng)中整體外形又是影響整體性能的重要因素，因此本文在外形優(yōu)化的基礎(chǔ)上，通過水動(dòng)力性能的分析，為后續(xù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和水下試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)并提供前期數(shù)據(jù)依據(jù)。
　　本文首先以第一代水下自航行器為基礎(chǔ)，通過對(duì)其整體外形的分析，并對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化，從而獲得具有更好水動(dòng)力性能的外形，為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了良好的硬件基礎(chǔ)，其次從AUV水

2、動(dòng)力學(xué)方程的建立、近海底處的水動(dòng)力性能研究和水動(dòng)力系數(shù)的估算等三個(gè)方面進(jìn)行分析研究。本文研究的主要內(nèi)容如下：
　?。?）根據(jù)本課題組第一代AUV的基礎(chǔ)模型，在分析研究了一代AUV的基礎(chǔ)上，針對(duì)其在設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試及水下試驗(yàn)等過程中遇到的問題，提出了進(jìn)一步的優(yōu)化方案，優(yōu)化內(nèi)容主要包括：主體流線型主要參數(shù)的確定，尾舵形位尺寸的確定，導(dǎo)流罩以及連接密封方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后對(duì)原型機(jī)整體外形進(jìn)行了多目優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了具有更好水動(dòng)力性能

3、的水下自航行器外形。
　?。?）運(yùn)動(dòng)建模與分析。介紹了描述AUV運(yùn)動(dòng)的兩種坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)換關(guān)系。然后通過分析AUV兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，給出了AUV的水平面和垂直面的運(yùn)動(dòng)方程。最后建立了AUV空間六自由度運(yùn)動(dòng)方程。
　　（3）對(duì)水下自航行器在靠近海底處的水動(dòng)力性能進(jìn)行分析。主要研究分析了AUV距海底的距離、海底來流速度、攻角、海底AUV正前方傾角大小和傾角長度對(duì)AUV水動(dòng)力性能的影響，為后續(xù)的水下試驗(yàn)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了前期數(shù)據(jù)，并指