水下自航行器外形優(yōu)化設計與水動力性能分析.pdf

1、水下自航行器的設計可以分為機械系統(tǒng)的設計和控制系統(tǒng)的設計兩部分，機械系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的載體，也是控制系統(tǒng)的基礎；機械系統(tǒng)中整體外形又是影響整體性能的重要因素，因此本文在外形優(yōu)化的基礎上，通過水動力性能的分析，為后續(xù)控制系統(tǒng)的設計和水下試驗奠定基礎并提供前期數(shù)據(jù)依據(jù)。
　　本文首先以第一代水下自航行器為基礎，通過對其整體外形的分析，并對其進一步優(yōu)化，從而獲得具有更好水動力性能的外形，為控制系統(tǒng)的設計奠定了良好的硬件基礎，其次從AUV水

2、動力學方程的建立、近海底處的水動力性能研究和水動力系數(shù)的估算等三個方面進行分析研究。本文研究的主要內(nèi)容如下：
　?。?）根據(jù)本課題組第一代AUV的基礎模型，在分析研究了一代AUV的基礎上，針對其在設計、制造、安裝、調(diào)試及水下試驗等過程中遇到的問題，提出了進一步的優(yōu)化方案，優(yōu)化內(nèi)容主要包括：主體流線型主要參數(shù)的確定，尾舵形位尺寸的確定，導流罩以及連接密封方式的優(yōu)化設計。最后對原型機整體外形進行了多目優(yōu)化設計，獲得了具有更好水動力性能

3、的水下自航行器外形。
　?。?）運動建模與分析。介紹了描述AUV運動的兩種坐標系及轉(zhuǎn)換關(guān)系。然后通過分析AUV兩種運動狀態(tài)，給出了AUV的水平面和垂直面的運動方程。最后建立了AUV空間六自由度運動方程。
　?。?）對水下自航行器在靠近海底處的水動力性能進行分析。主要研究分析了AUV距海底的距離、海底來流速度、攻角、海底AUV正前方傾角大小和傾角長度對AUV水動力性能的影響，為后續(xù)的水下試驗和控制系統(tǒng)的設計提供了前期數(shù)據(jù)，并指