溫差能驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)性能的研究.pdf

1、海洋溫差能具有很大的開(kāi)發(fā)利用潛力，針對(duì)軍事和科研對(duì)水下運(yùn)載器續(xù)航能力的要求，論文研究了溫差能驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)的性能。論文工作包括兩部分：滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析和溫差能動(dòng)力系統(tǒng)工作過(guò)程的研究。 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析中，論文研究了滑翔機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理和航行效率。依據(jù)滑翔機(jī)受力分析建立的運(yùn)動(dòng)方程顯示，外膽宜安裝在滑翔機(jī)尾部，使其體積變化引起的機(jī)身浮心位移有利于滑翔機(jī)俯仰角度的調(diào)整。通過(guò)能量轉(zhuǎn)換分析，得出滑翔機(jī)航行效率由機(jī)翼升阻比和機(jī)身航行角決定，

2、航行角在10~40度范圍內(nèi)，增大機(jī)翼升阻比可顯著提高航行效率；并由計(jì)算得出，在升阻比一定的情況下，總存在一個(gè)使滑翔機(jī)航行效率達(dá)到最大的航行角度，為樣機(jī)工作參數(shù)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 溫差能動(dòng)力系統(tǒng)性能的研究圍繞系統(tǒng)中各部件的工作過(guò)程而展開(kāi)。 論文分析了蓄能器內(nèi)工作氣體的熱力過(guò)程及其對(duì)滑翔機(jī)航行深度和節(jié)能效果的影響。研究表明，單位鋸齒形航程中，熱力循環(huán)過(guò)程包括儲(chǔ)能、保壓、釋能、再保壓，及補(bǔ)能過(guò)程。減小儲(chǔ)能、釋能過(guò)程偏差和

3、汽缸體積利用率可增大滑翔機(jī)航行深度，提高汽缸體積利用率，節(jié)省機(jī)艙空間，但限制了航行下限深度，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)權(quán)衡?；跉怏w熱力過(guò)程的能量分析，論文計(jì)算了溫差能驅(qū)動(dòng)滑翔機(jī)相對(duì)電動(dòng)滑翔機(jī)的耗能系數(shù)，確定了此類(lèi)滑翔機(jī)具有節(jié)能效果的條件。 為深入了解滑翔機(jī)正、負(fù)浮力之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程，論文從能量傳遞液體的流動(dòng)過(guò)程出發(fā)，基于流體動(dòng)力學(xué)，建立了系統(tǒng)中各調(diào)節(jié)部件體積變化的數(shù)學(xué)模型，研究表明負(fù)浮力系統(tǒng)能自動(dòng)滿足浮力調(diào)節(jié)幅度的要求，正浮力系統(tǒng)則

4、要求充氣壓力大于或等于航行下限深度壓力。論文利用Simulink軟件動(dòng)態(tài)模擬調(diào)節(jié)過(guò)程，仿真結(jié)果對(duì)三通閥閉合動(dòng)作的控制和閥口開(kāi)啟度的優(yōu)化具有指導(dǎo)意義，使浮力系統(tǒng)符合預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。 論文重點(diǎn)研究了相變裝置的傳熱特性，基于焓法模型能量方程，數(shù)值模擬了感溫工質(zhì)的相變過(guò)程。模擬結(jié)果表明，由于液相工質(zhì)對(duì)流效應(yīng)的存在，固液相變速度遠(yuǎn)大于液固相變速度，裝置采用多根細(xì)長(zhǎng)圓管可顯著提高相變效率。通過(guò)程序計(jì)算工質(zhì)在航程中的相態(tài)，論文揭示了動(dòng)力系統(tǒng)中所

5、有閥門(mén)的控制時(shí)序規(guī)律，保證系統(tǒng)具有循環(huán)工作特性。同時(shí)根據(jù)工質(zhì)液相和固相的保持時(shí)間，確定了滑翔機(jī)的臨界航程范圍，使工質(zhì)能獲得足夠的溫差能，實(shí)現(xiàn)既定的體積變化量。 本文還設(shè)計(jì)了一種針對(duì)水下滑翔機(jī)試驗(yàn)用的熱泵裝置型海洋溫躍層模擬系統(tǒng)，并構(gòu)建了實(shí)際試驗(yàn)臺(tái)架，為滑翔機(jī)的水下試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。 論文通過(guò)數(shù)值模擬和動(dòng)態(tài)仿真，確定了影響滑翔機(jī)工作特性的關(guān)鍵因素，掌握了溫差能動(dòng)力系統(tǒng)的控制規(guī)律。為樣機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)、控制提供決策方向，使系統(tǒng)