圓碟形水下滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)與坐底性能分析.pdf

1、隨著各個(gè)海洋國(guó)家合理開(kāi)發(fā)發(fā)展海洋口號(hào)的不斷提出和戰(zhàn)略部署，我國(guó)也在密切關(guān)注和支持海洋的未來(lái)發(fā)展，水下潛器或水下機(jī)器人在海洋有效開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略中具有非常強(qiáng)大的能力和重要地位。本文以導(dǎo)師專業(yè)項(xiàng)目中第三代新型圓碟形水下滑翔機(jī)為研究對(duì)象，該圓碟形水下滑翔機(jī)為碟形旋轉(zhuǎn)體，具有非常良好的流線型導(dǎo)流罩外殼，這種低阻力外形保證了滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)的靈活性，降低了能量消耗。
　　本研究分為三個(gè)部分：第一部分滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬。首先簡(jiǎn)單介紹了數(shù)值模擬軟件的計(jì)算原理

2、，以流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT為主要計(jì)算分析工具對(duì)圓碟形水下滑翔機(jī)的定常運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，根據(jù)數(shù)值模擬水動(dòng)力計(jì)算結(jié)果和垂直面定常運(yùn)動(dòng)方程借助MATLAB三維繪圖功能得出了圓碟形水下滑翔機(jī)定常滑翔運(yùn)動(dòng)基本控制參數(shù)和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，接著分析了最大航程和最大水平速度兩種典型滑翔工況并得出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù);基于PMM非定常振蕩運(yùn)動(dòng)，擬合水動(dòng)力散點(diǎn)數(shù)據(jù)得出六自由度運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力系數(shù)。第二部分基于水下潛器阻力預(yù)報(bào)的經(jīng)驗(yàn)公式分項(xiàng)估算法驗(yàn)證了本文數(shù)值模擬

3、的可靠性。對(duì)不同導(dǎo)流外形的水下滑翔機(jī)利用數(shù)值模擬軟件計(jì)算了各自的升阻比等水動(dòng)力數(shù)據(jù)并進(jìn)行了對(duì)比分析，驗(yàn)證了本文第三代圓碟形水下滑翔機(jī)具有大升阻比優(yōu)勢(shì)的結(jié)論即具有較高的滑翔效率。第三部分非定常數(shù)值模擬部分基于多相流模型以及離散項(xiàng)模型研究了圓碟形水下滑翔機(jī)坐底狀態(tài)時(shí)混合物來(lái)流對(duì)機(jī)體的掩埋情況進(jìn)行數(shù)值模擬，包括在不同來(lái)流泥沙體積分?jǐn)?shù)、不同泥沙粒徑、不同姿態(tài)坐底以及不同外觀模型時(shí)的泥沙覆蓋情況。為圓碟形水下滑翔機(jī)坐底功能設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供相關(guān)的理論