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原文传递深海滑翔机水动力外形设计方法

论文题名：	深海滑翔机水动力外形设计方法
关键词：	深海滑翔机;外形设;水动力计;航行性能
摘要：	深海滑翔机的水动力外形设计是深海滑翔机整体设计中十分重要的一个环节，水动力外形好坏关系到深海滑翔机整体航行性能以及航行效率等。水动力外形设计的主要目标是在一定的约束条件下，使整体水动力外形性能趋于最优，以最小的航行代价，获得最佳的航行性能，通过研究发现，深海滑翔机的升阻比对航行性能有决定性影响。　　深海滑翔机作为一种有效的新型海洋探测平台，是近几年出现的，对于其水动力外形的设计方法还比较单一且繁琐，本文围绕改善深海滑翔机航行效率，提高升阻比的目标，对深海滑翔机水动力外形进行研究，总结出一些方便快捷的水动力外形计算方法。为进一步深海滑翔机水动力外形研究、优化及配置提供参考意见。　　首先，从流体动力学理论出发，将滑翔机绕流流场通过是否考虑粘性作用分为无粘流场与有粘流场，并分析各自流场特点，引入并推导得到了深海滑翔机水动力外形计算公式，将整个计算过程程序化，方便重复计算。　　然后，本文探讨了关于深海滑翔机主体外形的参数化建模问题，主要引入了四种最为常用的水下航行器型线簇，分析了各类型线的特点。之后又深入研究了多目标遗传优化算法，在此算法的基础上，结合前文的水动力外形计算公式以及参数化型线公式，构建目标函数、设定参数可行域，迭代求解出具有最优水动力外形的型线参数值。　　最后，通过CFD仿真技术，借助主流流场分析软件ICEM/FLUENT，对优化后的型线与现有的深海滑翔机型线进行建模、仿真与比较，分析得到各自型线的优缺点，选择出较为理想的型线，同时，在分析比较中，总结出一些关于水动力外形优化的定性规律。随后，对优化型线与原有型线进行全附体仿真计算。以升阻比为评判标准，比较检验了整体优化效果，结果显示优化后的深海滑翔机水动力性能得到提升，航行效率得到较大改善。验证了深海滑翔机水动力优化设计中所运用到的理论以及方法的可行性与正确性。　　另外需要指出的是，本文提供的研究方法不止局限于深海滑翔机这一个对象，对类似结构的水下航行器水动力外形研究工作均有借鉴参考作用。
作者：	赵远辉
专业：	机械工程
导师：	李宝仁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文