圆碟形水下滑翔机运动与坐底性能分析

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:xmblyy
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随着各个海洋国家合理开发发展海洋口号的不断提出和战略部署,我国也在密切关注和支持海洋的未来发展,水下潜器或水下机器人在海洋有效开发战略中具有非常强大的能力和重要地位。本论文以导师专业项目中第三代新型圆碟形水下滑翔机为研究对象,该圆碟形水下滑翔机为碟形旋转体,具有非常良好的流线型导流罩外壳,这种低阻力外形保证了滑翔机运动的灵活性,降低了能量消耗。简单介绍了第三代圆碟形水下滑翔机实验样机的下水实验并基于CFD软件对圆碟形水下滑翔机定常运动和坐底泥沙覆盖情况进行流体数值模拟仿真和研究分析。第一部分滑翔机运动数值模拟。首先简单介绍了数值模拟软件的计算原理,以流体动力学软件FLUENT为主要计算分析工具对圆碟形水下滑翔机的定常运动进行分析,根据数值模拟水动力计算结果和垂直面定常运动方程借助MATLAB三维绘图功能得出了圆碟形水下滑翔机定常滑翔运动基本控制参数和运动姿态参数之间的关系,接着分析了最大航程和最大水平速度两种典型滑翔工况并得出相应的运动参数;基于PMM非定常振荡运动,拟合水动力散点数据得出六自由度运动水动力系数。第二部分基于水下潜器阻力预报的经验公式分项估算法验证了本文数值模拟的可靠性。对不同导流外形的水下滑翔机利用数值模拟软件计算了各自的升阻比等水动力数据并进行了对比分析,验证了本文第三代圆碟形水下滑翔机具有大升阻比优势的结论即具有较高的滑翔效率。第三部分非定常数值模拟部分基于多相流模型以及离散项模型研究了圆碟形水下滑翔机坐底状态时混合物来流对机体的掩埋情况进行数值模拟,包括在不同来流泥沙体积分数、不同泥沙粒径、不同姿态坐底以及不同外观模型时的泥沙覆盖情况。为圆碟形水下滑翔机坐底功能设计和改进提供相关的理论支持。
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