基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的AUV自航數(shù)值模擬研究.pdf

1、AUV(Autonomous Underwater Vehicle)在海底探測(cè)、海洋地貌觀察、軍事勘探等方面發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。數(shù)值模擬AUV在海洋中操縱運(yùn)動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)AUV安全性和達(dá)到航行性能的迫切需求，同時(shí)在降低AUV開(kāi)發(fā)成本，提高AUV性能等方面具有重要價(jià)值。自航試驗(yàn)是測(cè)定AUV航行性能的重要試驗(yàn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用MRF(Multiple Reference Frame)對(duì)全附體AUV進(jìn)行模擬。全附體AUV

2、模型包括AUV本體，舵翼和離散螺旋槳模型。流域中包括螺旋槳旋轉(zhuǎn)流域，以及外流場(chǎng)靜止流域。采用混合網(wǎng)格方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分。基于SST k-ω湍流模型求解RANS方程。采用可變負(fù)載方法，通過(guò)改變進(jìn)速，保持轉(zhuǎn)速不變，獲得恒定轉(zhuǎn)速RPM=300對(duì)應(yīng)的自航點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的巡航速度是0.972m/s，與設(shè)計(jì)航速1m/s的誤差2.8％。這為動(dòng)網(wǎng)格模擬AUV自航仿真提供了參考條件。⑵編制UDF對(duì)AUV自航推進(jìn)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行求解。給定螺旋槳轉(zhuǎn)速，獲得螺旋槳的推力和

3、轉(zhuǎn)矩；將螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩傳遞給AUV，結(jié)合AUV的流場(chǎng)受力，求解6自由度方程，獲得AUV的航速；將AUV的航速傳遞給螺旋槳，使其與AUV本體保持一致航速。⑶采用動(dòng)網(wǎng)格方法結(jié)合MRF對(duì)AUV的自航運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬。即采用MRF對(duì)螺旋槳流域進(jìn)行旋轉(zhuǎn)模擬，采用動(dòng)網(wǎng)格方法對(duì)AUV附帶舵翼，螺旋槳的直航運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬。動(dòng)網(wǎng)格數(shù)值模擬的巡航速度為0.9m/s，并給出自航模擬的阻力和推力變化曲線，速度變化曲線。獲得不同速度下的AUV的速度場(chǎng)，螺旋槳尾