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仿生吊舱推进器的水动力性能研究
| 论文题名： | 仿生吊舱推进器的水动力性能研究 |
| 关键词： | 仿生吊舱推进器;推进效率;动网格;运动模式;数值计算 |
| 摘要： | 近几年,随着海洋领土问题的日益严重化,保卫海洋领土的话题成为了热点话题。发展和壮大海军的呼声愈加响亮,众多学者投身到先进海军装备的研发事业中。论文设计的仿生吊舱推进器可用于隐身舰船的开发、军事侦察设备、水雷等潜艇的配套武器的研究等方面。结合仿生双水翼对摆的推进方式与吊舱式推进的概念,设计一种新型仿生吊舱推进器,使其同时具有低噪声、高稳定性与高机动性、安装及使用灵活等优点,且适合用于行驶于要求低噪声特殊环境中的水下或水面航行器上,比如布雷水域、拐角狭窄、水藻密集等特殊环境。主要将从仿生吊舱推进器上的摆动水翼水动力性能研究开始,再简单设计吊舱体内的推进驱动机构与吊舱外形设计,最后完成仿生吊舱推进器的水动力性能预报。 首先,以摆动摆杆带动水翼来回随动运动模式代替传统的升沉与摇摆耦合运动模式,给出刚性摆动水翼的运动规律和参数定义。通过对采用新型运动模式摆动的二维摆动水翼进行数值计算,得出摆动水翼的尾流场特性与不同运动参数(如相位差、摆动频率、水翼摆幅、摆杆长、来流速度)、不同斯特罗哈数、不同进速系数对摆动水翼水动力性能的影响。 其次,在二维单个摆动水翼的水动力性能研究基础上,对二维双水翼对摆进行数值计算,详细分析二维双水翼对摆的尾流场特性。并且从不同相位差值的角度出发,分析间距对二维双水翼对摆水动力性能的影响,再将双水翼对摆的水动力性能与单个对摆水翼的水动力性能做比较。由计算结果可知在一般情况下,双水翼对摆能增大摆动水翼的平均推力系数与平均力矩系数,但对其推进效率影响不大。 再次,对仿生吊舱推进器的推进驱动机构与总体外形进行初步设计。仿生吊舱推进器采用齿轮传动和曲柄摇杆机构实现电机扭矩转换成水翼对称摆动的运动传递;吊舱主要由圆柱形立柱和大圆盘形舱体组成。 最后,对仿生吊舱推进器进行水动力性能预报,得出仿生吊舱推进器的吊舱能对双水翼摆动推进产生有利影响,使得双摆动水翼的平均推力系数增大、平均力矩系数增大及推进效率增大。给出仿生吊舱推进器的相应的敞水性能曲线。 仿生吊舱推进器具有布置灵活、操纵性好、低噪声、可靠性好等特点,具有特殊的军事应用前景。 |
| 作者： | 华佳 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 于凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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