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静水中无人艇追及母船运动干扰特性分析
| 论文题名： | 静水中无人艇追及母船运动干扰特性分析 |
| 关键词： | 艉滑道式无人艇;多体运动干扰;多移动域动态重叠网格;舰船尾流;船艇追及 |
| 摘要： | 艉滑道式收放技术是无人艇布放与回收的一种主要方式，无人艇在靠近母船尾部回收装置的过程中会受到母船尾流的干扰，产生偏航力与力矩，给无人艇的操控带来困难，这种运动干扰过程是典型的多尺度多体动力学问题。论文以62系列滑行艇4667-1模型为无人艇，5512-MS模型为母船，基于HUST-SHIP软件，采用多移动域动态重叠网格方法对静水中无人艇靠近母船尾部捕捉装置过程中的船艇干扰特性进行了研究。主要工作如下： （1）分别对无人艇和DTMB5512静水直航的阻力和姿态进行了数值仿真，并将仿真结果与试验数据进行对比，验证了数值方法的可靠性； （2）在母船尾流场精细化研究的基础上，对相同航速下的无人艇在母船尾流中不同位置的运动干扰特性进行了数值仿真，通过与静水结果对比，定量分析了不同位置的母船尾流对无人艇的运动的影响； （3）对无人艇沿不同路径追及母船的运动过程进行了多自由度运动仿真，通过分析追及过程中无人艇阻力和姿态的变化，研究了无人艇纵向回收过程中的运动干扰特性。 研究结果表明母船尾流的传播和分布特性直接影响无人艇的运动特性，尾流向外传播过程中逐渐衰减，其中分离流耗散较快，兴波尾流传播距离更远，因此远场则主要受到兴波尾流影响；母船尾部小范围内的近场尾流对无人艇运动形成强烈干扰，导致无人艇的阻力和姿态在短时间内发生剧烈变化；母船尾流散波对无人艇产生横向干扰，横波则主要引起无人艇的纵向运动，无人艇处在横波、散波交界位置时，其尾流常与母船尾流发生干涉、融合，同时尾流楔形边界处波面陡峭，此时无人艇受到母船兴波尾流的干扰最大，故回收过程中无人艇的航行路线应尽量避开该区域。研究表明利用课题组自主开发的基于有限体积法的HUST-SHIP软件，可以较好的模拟无人艇在不同尾流区域的动态干扰特性，其结果对于无人艇的控制策略和回收装置研发具有重要意义。 |
| 作者： | 占进 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 冯大奎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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