水下自航行器水動力學特性數(shù)值計算與試驗研究.pdf

1、小型AUV(AutonomousUnderwaterVehicles)是一種無人無纜水下自主航行器，可以進行海洋水下多種參數(shù)的測量?；谝欢ǖ臏y量任務需要，天津大學和國家海洋技術(shù)中心聯(lián)合研制了一種坐底式、主體可分離的小型AUV，稱為水下自航行器。 本文通過適當選取坐標系，建立了水下自航行器的運動學和動力學模型，對航行器所受水動力進行了分析與計算，為航行器穩(wěn)定性、操縱性分析與控制系統(tǒng)設計提供了依據(jù)。 使用計算流體動力學(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：對于小型AUV，由于其航行速度一般都比較低(對應流場雷諾數(shù)較低)，在AUV的速度范圍內(nèi)，水動力系數(shù)是隨速度變化的。而魚雷等高速航行體在其速度范圍內(nèi)可以認為水動力系數(shù)是常數(shù)。因而AUV設計中，即使可以查到外形魚雷等航行體的資料，但由于很難滿足動力學相似的條件而不能使用。 基于流線型航行體常采用的假設：將航行器阻力處理為各部件阻力之和，運用CFD方法對

3、兩輪設計的航行器進行水動力計算，對航行器外形參數(shù)進行了研究與設計改進，指出后續(xù)可以進一步改進外形設計以減小阻力的空間；通過分析計算結(jié)果，獲得航行器主要水動力特征。 針對兩輪設計外形，對航行器進行了兩次水動力試驗。基于第一次試驗結(jié)果及阻力特征分析，對水動力試驗安裝、測量方法，沒入水下深度等進行了分析與調(diào)整；通過對試驗結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果的比較，調(diào)整了數(shù)值計算模型參數(shù)。在第一輪外形阻力特征基礎(chǔ)上，對航行器總體結(jié)構(gòu)與外形進行了改進設計，