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喷水推进型深海滑翔机定深推进模式研究
| 论文题名： | 喷水推进型深海滑翔机定深推进模式研究 |
| 关键词： | 深海滑翔机;定深推进;矢量力学;控制策略;能耗模型 |
| 摘要： | “海鹰-Ⅱ”号喷水推进型深海滑翔机是在传统电能水下滑翔机基础上配置泵喷推进模块发展而来的一种混合驱动型水下滑翔机。喷水推进型深海滑翔机具有三种工作模式：锯齿滑翔模式、混合驱动模式和定深推进模式。喷水推进型深海滑翔机在定深推进模式下，最高速度可达2节（kn），可有效提高其在浅水区域下的操纵性以及洋流区域下的机动性，扩展其应用场景。因此，本文针对平台定深推进模式开展相关研究工作。主要研究如下： 首先，完成了对喷水推进型深海滑翔机整体配置及应用场景分析；利用MATLAB开源软件包—OpenProp设计了适用于本平台使用的折叠式螺旋桨和导管式螺旋桨；利用FLUENT数值仿真方法对比分析了配置泵喷推进模块与螺旋桨对平台阻力的影响，结合推进效率确定了平台最佳推进器形式。 其次，采用矢量力学方法，研究了喷水推进型深海滑翔机所受外力、外力矩与工作运动状态之间的关系，建立水下滑翔机空间六自由度运动数学模型，同时给出数值方法计算过程；基于所建立的数学模型，搭建联合仿真平台，通过仿真结果与湖试试验数据对比，验证了数学模型及仿真方法的正确性。 再次，开展喷水推进型深海滑翔机定深控制策略研究。分析了攻角对航行阻力的影响，根据其定深控制需求，提出一种定深控制器结构；针对不同航行速度、外部净浮力等工况下的定深控制效果进行了研究；同时对平台定深推进模式下的稳定性进行评估。 最后，建立喷水推进型深海滑翔机定深推进模式下的能耗模型，针对定深推进模式下能耗情况展开研究，研究结果表明喷水推进型深海滑翔机可以满足水下700m以定深推进模式航行500km的任务工况。同时，以温跃层观测为例，对喷水推进型深海滑翔机定深推进模式开展了观测应用研究。 |
| 作者： | 张建星 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 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： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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