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多种航行条件下潜航器的偏航运动及其水动力特性研究
| 论文题名： | 多种航行条件下潜航器的偏航运动及其水动力特性研究 |
| 关键词： | 潜航器;偏航运动;动力学特性;泵喷推进器;力学特性 |
| 摘要： | 随着科技的发展，人们对海底、湖泊的探索越来越多，所以潜航器等水下探索工具越来越受国内外学者的关注，国内外的学者对潜艇运动的研究主要集中在动力学特性和运动状态这两方面。水下潜艇在航行时有大量的平面偏航运动，这些运动的实现基于准确的动力学参数。 本文以螺旋混流式泵喷推进器为研究对象，采用RNG k-ε湍流模型对泵喷推进潜航器的偏航运动进行数值计算。为了研究潜航器在不同运动形式下的动力学特性，本文首先通过改变潜航器的偏航角度，得出了偏航角度与潜航器受力的关系，然后对比分析不同直航加速状态下动力学参数的变化规律；其次改变尾舵舵角度数，计算并分析泵喷推进器在不同偏航运动状态下的力特性变化规律。本文主要的研究结论如下： （1）对泵喷推进潜航器不同偏航角下的力特性展开分析，研究表明：当推进器的航速一定时，即雷诺数处于阻力平方区时，阻力系数不随偏航角度的增大而变化。侧向力与偏航角度成正比，升力与偏航角度成反比。 （2）通过滑移网格技术，模拟在一定时间步长内，潜航器运行情况。计算结果表明随着潜航器沿着Z轴方向运动，潜航器尾部外表面高速区域范围不断减小，同时尾部负压范围不断增大；潜航器指挥台表面附近的低速范围不断增大。 （3）通过在不同工况对泵喷推进器偏航运动力特性展开研究发现：阻力系数的变化规律与直航运动相似；舵角、航速是影响泵喷推进器阻力特性的主要因素。当尾舵舵角为10°、20°和30°时，潜航器受到侧向力分别约为0°舵角侧向力的6倍、12倍和16倍。而在不同航速阶段，阻力的影响因素不同。 （4）泵喷推进器受到的总推力随转速呈接近抛物线趋势增长，说明转速是影响总推力的直接因素；转速与舵角以及偏航角度直接影响侧向力，侧向力的增长趋势与上述三个航行条件成正相关。 |
| 作者： | 张思聪 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 韩伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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