随着使命任务复杂性的提升,现有的水下机器人难以满足多任务需求,因此需要一种新型的推进与操纵方式,用于提升水下机器人机动性。为此本文借鉴了航空领域的流体推力矢量技术,提出了一种新型的水下机器人推进与操纵技术即流体推力矢量喷管技术,并进行了深入研究。完成矢量喷管结构设计,并进行组装调试以及搭建实验平台,完成多级泵流量测试,提出了操纵力、主流变化系数、二次流效率以及流体推力矢量角等四个参数用于评价喷管力学性能。固定矢量喷管结构参数,射流口宽度为2.4mm,探究了4种不同主流工况下,6种不同二次流流量对流体推力矢量特性的影响,获得了主流与二次流之间的对应关系。之后,研究主流出口曲面以及射流口宽度对流体推力矢量特性的影响。研究结果表明,不同的主流出口曲面对操纵力产生了巨大的影响,决定了矢量喷管的在偏转性能上的最大潜力;过大的射流口宽度会导致整个系统的不稳定,产生较大的推力损失。而针对喷管的选型并没有相关的理论,因此需要在给定工况的情况下对主流出口曲面进行优化。矢量喷管技术数值计算方法研究,介绍了本文流体推力矢量喷管缩比样机的几何处理与网格生成,之后为了提升数值模型的计算精度,通过对比不同湍流模型以及不同的边界层层数对操纵力以及主流流场的影响,最终确定了相关数值参数设置,用于对矢量喷管实体样机进行仿真优化。高精度数值计算模型确定后,针对实体样机基于代理模型对主流出口曲面进行了优化,首先对主流出口曲面采用3次b样条曲线进行了参数化建模,之后通过拉丁超立方试验设计生成了120组具有代表性的计算参数,为了建立高精度的代理模型,探究了多项式响应面、神经网络以及克里金模型的误差,最终采用椭圆基神经网络建立喷管的代理模型,之后基于isight对采用多岛遗传算法对喷管的代理模型进行寻优,确定了最佳曲面构型。