随着海洋资源的深入开发利用,水下自主航行器在民用和军事领域应用引起了国内外学者的广泛关注。良好的操纵性是水下自主航行器安全航行及发挥其作用的基础,也是水下自主航行器综合性能的重要组成部分和总体设计的重点。水下自主航行器的多元化发展对其各方面性能提出了更高的要求,因此需要对水下自主航行器的操纵性进行深入研究。为了研究其操纵性,需要对水下自主航行器进行运动仿真,实现操纵性预报。准确的操纵性预报不仅可以为水下自主航行器的结构设计、推进系统设计和控制系统设计提供科学的参考依据,还可有效地提高AUV的续航能力。进行操纵性预报需要构建操纵性方程,水动力系数是水下自主航行器操纵运动方程的系数,因此基于操纵运动方程模拟操纵运动并预报操纵性,必须先确定水动力系数。本文采用计算流体力学软件Star CCM+进行水动力计算研究。以某水下自主航行器为研究对象,首先将CFD方法计算的标准椭球体结果与试验结果对比,验证方法的可行性。验证完成后,对某水下自主航行器进行建模、网格划分、流域选取,运用Star CCM+对某水下自主航行器进行直航、斜航两种定常运动的数值模拟,求取相应的水动力和力矩,将计算结果运用Matlab进行数据拟合获取相应的速度系数、角度系数。为了获得加速度水动力系数,需要对非定常运动进行数值模拟,本文通过Star CCM+的平面运动机构模块数值模拟纯横荡、纯艏摇两种水平面的非定常运动,并通过分析运动性质,运用平移模块和叠加旋转运动的平移模块对纯升沉和纯俯仰两种垂直面的非定常运动进行模拟,计算出相应的水动力和力矩。将计算结果运用傅里叶积分和数据拟合进行处理获取对应的加速度系数、角加速度系数。最后,根据获得的水动力系数,构建操纵性方程,运用Simulink模块构造操纵性试验仿真程序,对水下自主航行器的回转试验、Z型操纵试验进行仿真,实现水下自主航行器的操纵性预报。