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波浪滑翔器动力学分析及性能优化
| 论文题名： | 波浪滑翔器动力学分析及性能优化 |
| 关键词： | 波浪滑翔器;动力学行为;前向速度;性能优化 |
| 摘要： | 波浪滑翔器是一款波浪驱动的海面无人船，它由水面母船和水下牵引机组成。由于波浪滑翔器能够完成长时序、大航程的移动观测任务，近年来广泛应用于世界各地的国防、科研和商业等领域。建立准确的波浪滑翔器动力学模型，通过各种手段分析波浪滑翔器的运动特征，通过仿真与实验对其进行优化，特别是针对提高波浪滑翔器前向运动速度的优化，是波浪滑翔器大规模国产化不可逃避的问题。本文针对以上问题，开展了如下研究工作: 首先，本文整理并引用最新数据对国内外波浪滑翔器的研究现状进行了较为详细的分析与比较，并对波浪滑翔器动力学研究的国内外现状进行了简要概述。 其次，建立了适用的波浪滑翔器动力学模型，分析了水面母船和水下牵引机的受力，通过牛顿欧拉方法建立了波浪滑翔器动力学模型，并利用流体力学仿真方法对其前向推力进行了验证。 再次，仿真得到了波浪滑翔器在典型海况下的动力学特性，分析了不同海况下“海哨兵”波浪滑翔器的前向速度与海况参数的对应关系，根据波高与波周期的联合分布规律推算了各级海况下波浪滑翔器的前向速度。 然后，仿真得出了波浪滑翔器翼板的最优运动方式、翼板回复弹簧的最优刚度系数以及翼板运动夹角的最优极限位置，提出了波浪滑翔器在全海况下的最优运动形式。 最后，对“海哨兵”波浪滑翔器的三次海试的实验数据进行了分析，验证本文对波浪滑翔器的各项仿真分析的有效性。 研究表明:通过对比仿真结果与实验数据，可以得出本文对“海哨兵”波浪滑翔器的动力学行为分析较为可信，其优化之后的前向速度也有了进一步提升。研究成果对预测波浪滑翔器的实时航速及对波浪滑翔器的后期优化设计具有一定的指导意义和参考价值。 |
| 作者： | 李灿 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 桑宏强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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