50kg級(jí)水下自航行器整體水動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、50kg級(jí)水下自航行器(小型AUV),因具有航速快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、造價(jià)低的特點(diǎn),在軍事和海洋資源開發(fā)等領(lǐng)域越來(lái)越受到人們的重視。水下自航行器的動(dòng)力來(lái)源于自身攜帶的能源,因此提高能源利用率成為衡量AUV性能的一個(gè)重要指標(biāo)。研究表明,減小航行阻力是提高AUV能源利用率的一個(gè)重要手段。為此開展AUV外形優(yōu)化,降低其航行阻力成為AUV研究的一個(gè)十分重要的課題。本文以設(shè)計(jì)一款低阻水下自航行器為研究目標(biāo),探索在保證一定排水量的前提下,減少AUV水阻力的

2、有效方法。圍繞這一目標(biāo),本文開展了以下幾方面的研究:
　　(1)根據(jù)課題提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),在保證一定排水量的前提下,完成了水下自航行器原型機(jī)的低阻力外形設(shè)計(jì),其主要包括主體的流線型回轉(zhuǎn)體的剖面線型的選取、主體的水動(dòng)力特性分析與設(shè)計(jì),附體尾舵的翼型選取與設(shè)計(jì),以及原型機(jī)的水動(dòng)力性能分析。
　　(2)在原型機(jī)外形的基礎(chǔ)上,基于多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件 Isight?,采用多目標(biāo)遺傳優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,對(duì)原型機(jī)外形進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),其主要內(nèi)

3、容包括 AUV模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)、水動(dòng)力計(jì)算的前后處理一體化與自動(dòng)化、優(yōu)化算法對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析與處理,優(yōu)化后外形與原型機(jī)的水動(dòng)力性能分析對(duì)比。在保證一定排水量的前提下,獲得了水下自航行器的最佳水動(dòng)力外形,為以后的設(shè)計(jì)工作提供了依據(jù)。
　　(3)在優(yōu)化的水下自航行器外形基礎(chǔ)上,按照模塊化設(shè)計(jì)方法,完成了AUV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與加工,其主要內(nèi)容包括耐壓殼體的設(shè)計(jì)、艙體間的連接與密封、方向調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)、推進(jìn)系統(tǒng)中螺旋槳的設(shè)計(jì)和主推電機(jī)的確