溫差能驅(qū)動水下滑翔機性能的研究.pdf

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

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

3、汽缸體積利用率可增大滑翔機航行深度，提高汽缸體積利用率，節(jié)省機艙空間，但限制了航行下限深度，實際設(shè)計過程中應(yīng)權(quán)衡。基于氣體熱力過程的能量分析，論文計算了溫差能驅(qū)動滑翔機相對電動滑翔機的耗能系數(shù)，確定了此類滑翔機具有節(jié)能效果的條件。 為深入了解滑翔機正、負(fù)浮力之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程，論文從能量傳遞液體的流動過程出發(fā)，基于流體動力學(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軟件動態(tài)模擬調(diào)節(jié)過程，仿真結(jié)果對三通閥閉合動作的控制和閥口開啟度的優(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)的相變過程。模擬結(jié)果表明，由于液相工質(zhì)對流效應(yīng)的存在，固液相變速度遠大于液固相變速度，裝置采用多根細長圓管可顯著提高相變效率。通過程序計算工質(zhì)在航程中的相態(tài)，論文揭示了動力系統(tǒng)中所

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