【摘 要】
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随着海洋开发不断深入,为满足执行任务的多样化,工作环境的复杂性,新型水下滑翔机的设计层出不穷。为避免水下滑翔机研发后的测试数据与要求指标间的偏差,在初步设计阶段,将相似模型试验作为获得水下滑翔机性能参数的手段,从而预估原尺度水下滑翔机的特性,可以大大减少因反复优化带来的工作量,对于工程设计也具有重要的实际意义。论文以“Petrel Ⅱ”水下滑翔机为研究对象,基于相似原理,推导了流场流动相似准则、水
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随着海洋开发不断深入,为满足执行任务的多样化,工作环境的复杂性,新型水下滑翔机的设计层出不穷。为避免水下滑翔机研发后的测试数据与要求指标间的偏差,在初步设计阶段,将相似模型试验作为获得水下滑翔机性能参数的手段,从而预估原尺度水下滑翔机的特性,可以大大减少因反复优化带来的工作量,对于工程设计也具有重要的实际意义。论文以“Petrel Ⅱ”水下滑翔机为研究对象,基于相似原理,推导了流场流动相似准则、水下滑翔机动力相似准则和水下滑翔机运动相似准则。根据实际工程需要和合理的简化对相似准则进行取舍,确定相似模型相似准则应满足为雷诺准则和弗劳德准则。在此基础上,分别采用计算流体动力学（CFD）和基于动力学公式的数值仿真对雷诺模型法和弗劳德模型法分别进行研究。结果表明,当只考虑以相似模型求解原型水动力时,即利用CFD计算所得的水下滑翔机相似模型水动力可以得到原型水动力时,可只依据雷诺准则,而不必满足弗劳德准则。当考虑相似模型与原型运动相似时,则需要考虑雷诺准则的影响,即当粘性力对流动影响不大的情况下,相似模型的设计和水池试验的进行则必须满足弗劳德准则,并确定了合适的尺度相似比为1:2。为了验证水下滑翔机相似模型和原型间的运动相似性,以“Petrel Ⅱ”水下滑翔机为原型开发了相似模型试验样机。水池试验表明,将相似模型的速度与升阻比转换为原型值,并将其与原型的海试结果进行对比,两者误差不超过10%,验证了相似模型预估原型运动特性的可行性。应用研制的相似模型,开展以机翼后缘弯折对水下滑翔机运动性能的影响研究。水池试验结果表明,适当地改变机翼后缘弯折方向能够提升水下滑翔机的滑翔经济性。
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