導(dǎo)管螺旋槳式水下機(jī)器人水動力學(xué)建模與水動力特性仿真分析.pdf

1、水下機(jī)器人作為海洋開發(fā)的有力工具，在海洋科學(xué)研究、水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測、軍事等方面都具有遠(yuǎn)大的應(yīng)用前景。由于水下機(jī)器人在工作中受到環(huán)境的干擾較大，其精確定位及移動面臨著巨大挑戰(zhàn)，而準(zhǔn)確的水動力學(xué)模型和高精度的水動力學(xué)特性是提高水下機(jī)器人控制器性能的基礎(chǔ)和前提。
　　本文以無人帶纜的導(dǎo)管螺旋槳式水下機(jī)器人為研究對象，推導(dǎo)出水下機(jī)器人的空間運動學(xué)方程；分析水下航行中水下機(jī)器人受到的外力作用，并考慮海流的影響，建立了水下機(jī)器人的動力學(xué)模型；詳細(xì)

2、的分析了水下機(jī)器人受到的水阻力，為求解其水阻力系數(shù)奠定了基礎(chǔ)。
　　采用數(shù)值模擬方法，對水下機(jī)器人的慣性類水阻力進(jìn)行分析，計算得到了水下機(jī)器人的的附加質(zhì)量和附加慣性矩；模擬了水下機(jī)器人的拖曳水池試驗和旋臂水池試驗，分別計算得到相應(yīng)的位置力系數(shù)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)。
　　采用數(shù)值模擬方法分析導(dǎo)管螺旋槳的水動力性能，提出了一種分塊混合網(wǎng)格劃分方法，結(jié)合三種不同的湍流模型進(jìn)行計算；完成了導(dǎo)管槳模型的敞水性能試驗，驗證了數(shù)值方法的可靠性，并選