基于CFD的混合驅(qū)動(dòng)水下航行器外形研究.pdf

1、水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)一般均采用螺旋槳驅(qū)動(dòng)，以擁有更快的速度和高機(jī)動(dòng)性；但由于攜帶的能量有限，續(xù)航能力欠佳。無人水下滑翔器(Autonomous Underwater Glider，AUG)采用浮力驅(qū)動(dòng)的水下滑翔器以鋸齒形軌跡航行，續(xù)航能力大、噪音小，但航速低、機(jī)動(dòng)性差。將AUG和AUV兩者功能、結(jié)構(gòu)集成，即可得到一種兼具二者優(yōu)點(diǎn)的新型混合驅(qū)動(dòng)水下航行器。本文針對(duì)混合驅(qū)動(dòng)水下航

2、行器的工作要求與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)，分析航行器水阻特性與水動(dòng)力參數(shù)，進(jìn)而優(yōu)化航行器外形。本文主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　 1.合理的計(jì)算模型是保證計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵。本文采用五種湍流計(jì)算模型，對(duì)給定AUV模型的水阻力進(jìn)行數(shù)值模擬，將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，篩選出了水阻力預(yù)測(cè)精度最高的計(jì)算模型--SST k-ω湍流模型。
　　 2.針對(duì)混合驅(qū)動(dòng)水下航行器主體的外形設(shè)計(jì)，基于SST k-ω湍流模型和

3、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析軟件Fluent，分析了水下航行器Myring型回轉(zhuǎn)體外形長徑比對(duì)水阻力的影響規(guī)律，得到兩個(gè)低阻區(qū)間；在此基礎(chǔ)上，考慮航行器主體和壓載水艙對(duì)水下航行器水阻特性的影響，在低阻區(qū)間中選用適合的回轉(zhuǎn)體長徑比，對(duì)水下航行器外形進(jìn)行阻力優(yōu)化，并得到較好降阻效果。
　　 3.針對(duì)混合驅(qū)動(dòng)水下航行器機(jī)翼設(shè)計(jì)，采用計(jì)算流體力學(xué)方法，從續(xù)航能力、穩(wěn)定性以及機(jī)動(dòng)性方面分析了機(jī)翼的效果；從實(shí)際航行任務(wù)角度討論了機(jī)翼的必要性；建議混合