基于FLUENT的深潛救生艇運動建模和控位方法研究.pdf

1、近年來，隨著中日海洋爭端問題的日益嚴峻，大力發(fā)展我國海軍作戰(zhàn)能力、提升海軍裝備，已成為刻不容緩的需要。深潛救生艇作為潛艇安全保障和援潛救生的主要裝置，其研究和發(fā)展也是不容忽視的。
　　動力定位系統(tǒng)作為深潛救生艇執(zhí)行使命的關鍵設備，其研究意義不言而喻?？刂扑惴ㄊ菦Q定動力定位系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關鍵，深潛救生艇運動數(shù)學模型則是深潛救生艇運動仿真和控制問題的基礎。深潛救生艇運動數(shù)學模型中，流體水動力系數(shù)是重要的組成部分。目前，流體水動力系數(shù)的

2、計算主要依靠半理論半經(jīng)驗估算方法、模型試驗方法、基于CFD（流體力學計算軟件）的數(shù)值模擬計算方法。半理論半經(jīng)驗估算公式得到的估算結果粗略，無法切實、完全地體現(xiàn)潛艇外型的改變，工程實用性較差。模型試驗則存在試驗周期長、資金消耗大、不能滿足工程進度要求等缺點。基于CFD的數(shù)值模擬計算方法因具有周期短、成本低、信息量大、能實現(xiàn)快速響應等優(yōu)勢而廣受關注，應用范圍越來越廣。
　　本文從深潛救生艇運動建模方法和控制器設計兩個方面，展開對深潛救

3、生艇動力定位系統(tǒng)的研究。
　　首先，基于MMG分離型建模方法，對深潛救生艇進行理論建模分析。重點分析了在動力定位這一特殊工況下深潛救生艇的水動力模型，最后提出了一個相對簡單又不失準確性的四自由度深潛救生艇運動數(shù)學模型。
　　其次，使用ANSYS Design-Modeler模塊對某一型號深潛救生艇1:1進行3D模型繪制，并采用ICEM CFD軟件對其進行網(wǎng)格劃分。在網(wǎng)格劃分時，綜合考慮反映流場真實情況以及求解計算效率，采用混

4、合網(wǎng)格劃分技術對流體域進行網(wǎng)格劃分。在此基礎上，基于FLUNT流體力學計算軟件，進行了該深潛救生艇的斜航和旋臂兩種約束模型試驗的數(shù)值模擬，通過最小二乘法對試驗結果進行數(shù)據(jù)擬合，獲取了與速度、角速度相關的水動力系數(shù)，并與半經(jīng)驗半理論估算方法得到的估算值比較。
　　再次，基于反步法，針對實際工程中，深潛救生艇動力定位數(shù)學模型中存在不確定、高度非線性部分，引入RBF神經(jīng)網(wǎng)絡，對其進行非線性逼近，設計了一種動力定位非線性自適應反步控制器。