微小型水下潛器近自由液面操縱性預(yù)報.pdf

1、微小型水下潛器具有航行體積小、阻力低、隱身性能好、機動靈活等特點,在海洋開發(fā)中占有重要的地位。當(dāng)其從水面搭載平臺布放和回收、航行一段時間后上浮進(jìn)行導(dǎo)航定位時,將處于近自由液面航行狀態(tài)。此時擾流環(huán)境遠(yuǎn)比無界繞流要復(fù)雜,而微小型水下潛器本身艇體較小,推進(jìn)能力有限,極易受到自由液面的擾動。操縱性是水下潛器的重要性能,研究微小型水下潛器近自由液面的操縱性有著重要的意義。本文基于CFD技術(shù)分別研究了微小型水下潛器在無界繞流和近自由液面的水動力性能

2、,計算不同潛深下的水動力系數(shù),并進(jìn)行了近自由液面的操縱性水動力實驗。通過運動預(yù)報觀察其運動特性,論文主要完成了以下工作:
　　1.采用分區(qū)域網(wǎng)格劃分方法,利用混合網(wǎng)格計算了橢球體和微小型水下潛器在無界繞流中的水動力性能,模擬其直航、斜航和六個自由度的運動,求得其部分水動力系數(shù),并和面元法及實驗結(jié)果進(jìn)行對比。
　　2.分別計算了在1.5倍、2.5倍、3.5倍潛體最大直徑三種潛深下特征長度相同的橢球體、微小型水下潛器和流線型潛體

3、直航的水動力。討論了隨潛深減小阻力、垂向力和縱傾力距的改變,觀察流場發(fā)生的變化,分析阻力增加的原因,并模擬了自由液面的興波,計算興波范圍和波高隨潛深及航速的變化。討論了附體對微小型水下潛器近自由液面航行的水動力和興波產(chǎn)生的影響。計算微小型水下潛器在不同潛深垂直面斜航和水平面斜航的水動力特性,觀察潛深對垂直面斜航帶來的影響。
　　3.模擬了微小型水下潛器在近自由液面時升沉、俯仰、橫蕩、橫搖運動,計算其運動產(chǎn)生的力和力矩隨潛深的改變,

4、觀察不同潛深的水動力系數(shù)變化,并同無界繞流的結(jié)果相對比,尋找其變化規(guī)律。分析了流場中動壓力、速度和興波隨運動頻率、航速、潛深的變化。
　　4.利用平面運動機構(gòu)進(jìn)行了微小型水下潛器的近水面操縱性相關(guān)實驗。利用六分力天平測量了其不同深度不同航速下直航的阻力、升力和縱傾力距。測量了不同潛深下水平面斜航的側(cè)向力和偏航力矩。同時使微小型水下潛器在不同潛深下做升沉、俯仰運動,測得其垂直面運動的水動力系數(shù),發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律,并和計算結(jié)果進(jìn)行對比分析