可著陸水下自航行器外形設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、水下自航行器是一種無人無纜水下自主航行器，可以進(jìn)行多種海洋參數(shù)的測量，其在海洋環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域和海洋資源開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用前景愈加廣闊。但由于攜帶的能源有限，水下自航行器難以完成長期的海洋測量任務(wù)。由于具有水下著陸坐底功能，可著陸水下自航行器可以執(zhí)行長時(shí)間、大航程的水下測量任務(wù)，獲得長時(shí)序海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)著陸坐底功能，航行器外形結(jié)構(gòu)采用主體與多個附體相組合方式。與傳統(tǒng)的流線形細(xì)長體水下自航行器相比，其外形與附體結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)其功能

2、要求，本文以降低阻力、并保持操縱性為目的，在參考現(xiàn)有水下自航行器的設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上，對航行器的外形進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化。 本文的主要研究成果如下： 1.對可著陸水下自航行器外形與布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)。采用了細(xì)長體主艙+兩個壓載水艙的總體布局形式，主艙和壓載水艙由掛接支架連接，并采用十字形全動舵布局，推進(jìn)器布置于航行器尾部。 2.應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的方法，對航行器主體線形進(jìn)行了優(yōu)化。分別研究了不同雷諾數(shù)、頭尾線形、尾部

3、長度、長徑比對阻力的影響，得到結(jié)論如下：AUV的航行速度一般比較低，在其速度范圍內(nèi)阻力系數(shù)隨速度變化很顯著，所以仿真時(shí)需要特別強(qiáng)調(diào)其動力相似的條件；為了減小阻力，航行體頭尾線形曲率變化應(yīng)盡量??；尾部長度的變化也會對阻力產(chǎn)生影響，尾部長度越長，阻力越??；在滿足航行體容積一定的條件下，在一定范圍內(nèi)，長徑比越大，阻力越小。基于以上研究結(jié)論，本文對航行體主體進(jìn)行了減小阻力的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 3.在整體布局優(yōu)化中，采用了NACA流線線形設(shè)計(jì)了舵