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基于需求驱动的深水AUV系统外形设计
| 论文题名： | 基于需求驱动的深水AUV系统外形设计 |
| 关键词： | 水下勘测;自治航行器;船舶设计;计算机仿真 |
| 摘要： | 水下自治航行器（Autonomous Underwater Vehicle），依靠自身携带的能源，搭载不同的任务传感器在指定海域按预先设定的航线航行，来完成指定水域的测量与勘探任务。由于AUV自身携带的能源有限，因此其能源的使用效率显得格外重要，将直接决定着AUV的工作时间与航程，合理设计AUV的外形降低AUV航行时受到的阻力将有效提高AUV的能源利用率。尤其，现代电池技术尚待突破，AUV的外形优化设计，在较长时间内仍将成为AUV研究的重点。 本文以实验室研制的深水AUV系统为研究对象，借助商业软件ANSYS，基于阻力最小原则进行AUV外形设计，保证AUV航行时所受到的阻力最小，以最大限度的提高AUV系统的能源利用率。同时，为保证AUV所搭载的各种声学传感器的测量精度，本文从一个新的角度——AUV湿模态分析，研究了AUV采用设计的外形时对所搭载的声学传感器工作性能的影响。通过相关海试实验验证了所得结论的正确性。主要研究成果如下：首先基于阻力最小原则，借助流体软件对采用不同外形的AUV进行流体仿真计算，最终通过对比发现，拥有Myring曲线外形的AUV所受到的阻力明显小于其余外形，为最优线性。在容积相等的情况下，为减小AUV受到的阻力，应尽量增大AUV的长径比。然后对确定外形的AUV系统进行湿模态分析，研究AUV在工作过程中对各阶频率的响应情况，以此作为依据优化AUV外形及结构，避免AUV振动影响各传感器的正常工作。最后通过对相关实验结果进行对比分析，验证了仿真结果的正确性，同时也证明所设计的AUV满足使用要求。 |
| 作者： | 段宝生 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张宏伟;王明田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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