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小型浅水水下自航行器的结构设计与分析
| 论文题名： | 小型浅水水下自航行器的结构设计与分析 |
| 关键词： | 水下自航行器;静强度分析;流体分析;水洞试验;设计理念 |
| 摘要： | 浅海、河流等浅水水域的勘探多采用人工方式，其工作效率低，危险性大。随着科技的发展，水下航行器被大量采用，目前应用较多的仍是带缆式水下航行器，但该类航行器的工作受到线缆长度范围、阻力增大、不灵活等问题的限制。针对上述问题，本文提出一款小型浅水水下自航行器，并对其进行了结构设计与分析，取得了如下成果： （1）根据小型水下自航行器的使用环境和应用需求，提出设计指标，并利用模块化的设计理念给出了水下自航行器的总体设计方案；主要设计了一款新型的二自由度并联矢量推进器，采用仿生法设计了航行器的外形；采用理论计算与有限元分析仿真相结合的方法，对耐压外壳和电子、电源舱的耐压强度及稳定性进行了分析，结果表明，在水下30m的工作环境下，强度和稳定性均满足使用要求。最终完成自航行器本体结构的设计，建立了自航行器样机模型。 （2）建立了水下自航行器的水动力学模型，并利用流体力学计算软件Fluent对水下自航行器的流体特性进行了仿真分析，得到流体动力与速度之间的关系及水下自航行器受水动力的速度和压力云图，并与缩尺比下的模拟进行比较，说明二者的相关性，仿真结果说明设计的水下自航行器结构形状及整体布局是合理的。 （3）设计了用于分析水下自航行器性能的试验平台-小型室内开口式直流水洞，并对其进行了仿真分析，基于分析结果搭建了试验平台；对试验平台进行了标定，验证平台可达到试验要求；最后通过测量水下自航行器受水动力与速度之间的关系，并对照仿真结果，证实了水动力仿真结果的准确性。 （4）为了进一步验证航行器的结构稳定性，进行了航行器整体的受水动力的静力学仿真分析，仿真结果与材料强度极限相比较，完全满足环境的使用要求。 |
| 作者： | 纪胜军 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 张亮;曹盼盼 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北科技师范学院 |
| 学位年度： | 2022 |
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