微小型水下潛器近自由液面操縱性預(yù)報(bào).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(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn),在海洋開(kāi)發(fā)中占有重要的地位。當(dāng)其從水面搭載平臺(tái)布放和回收、航行一段時(shí)間后上浮進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí),將處于近自由液面航行狀態(tài)。此時(shí)擾流環(huán)境遠(yuǎn)比無(wú)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(dòng)。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(wú)界繞流和近自由液面的水動(dòng)力性能

2、,計(jì)算不同潛深下的水動(dòng)力系數(shù),并進(jìn)行了近自由液面的操縱性水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)觀(guān)察其運(yùn)動(dòng)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(jì)算了橢球體和微小型水下潛器在無(wú)界繞流中的水動(dòng)力性能,模擬其直航、斜航和六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),求得其部分水動(dòng)力系數(shù),并和面元法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
　　2.分別計(jì)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(zhǎng)度相同的橢球體、微小型水下潛器和流線(xiàn)型潛體

3、直航的水動(dòng)力。討論了隨潛深減小阻力、垂向力和縱傾力距的改變,觀(guān)察流場(chǎng)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(jì)算興波范圍和波高隨潛深及航速的變化。討論了附體對(duì)微小型水下潛器近自由液面航行的水動(dòng)力和興波產(chǎn)生的影響。計(jì)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(dòng)力特性,觀(guān)察潛深對(duì)垂直面斜航帶來(lái)的影響。
　　3.模擬了微小型水下潛器在近自由液面時(shí)升沉、俯仰、橫蕩、橫搖運(yùn)動(dòng),計(jì)算其運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力和力矩隨潛深的改變,

4、觀(guān)察不同潛深的水動(dòng)力系數(shù)變化,并同無(wú)界繞流的結(jié)果相對(duì)比,尋找其變化規(guī)律。分析了流場(chǎng)中動(dòng)壓力、速度和興波隨運(yùn)動(dòng)頻率、航速、潛深的變化。
　　4.利用平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了微小型水下潛器的近水面操縱性相關(guān)實(shí)驗(yàn)。利用六分力天平測(cè)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(cè)量了不同潛深下水平面斜航的側(cè)向力和偏航力矩。同時(shí)使微小型水下潛器在不同潛深下做升沉、俯仰運(yùn)動(dòng),測(cè)得其垂直面運(yùn)動(dòng)的水動(dòng)力系數(shù),發(fā)現(xiàn)變化規(guī)律,并和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析