原文传递
微小型水下潜器近自由液面操纵性预报
| 论文题名： | 微小型水下潜器近自由液面操纵性预报 |
| 关键词： | 微小型水下潜器;近自由液面;水动力性能;操纵性 |
| 摘要： | 微小型水下潜器具有航行体积小、阻力低、隐身性能好、机动灵活等特点,在海洋开发中占有重要的地位。当其从水面搭载平台布放和回收、航行一段时间后上浮进行导航定位时,将处于近自由液面航行状态。此时扰流环境远比无界绕流要复杂,而微小型水下潜器本身艇体较小,推进能力有限,极易受到自由液面的扰动。操纵性是水下潜器的重要性能,研究微小型水下潜器近自由液面的操纵性有着重要的意义。本文基于CFD技术分别研究了微小型水下潜器在无界绕流和近自由液面的水动力性能,计算不同潜深下的水动力系数,并进行了近自由液面的操纵性水动力实验。通过运动预报观察其运动特性,论文主要完成了以下工作: 1.采用分区域网格划分方法,利用混合网格计算了椭球体和微小型水下潜器在无界绕流中的水动力性能,模拟其直航、斜航和六个自由度的运动,求得其部分水动力系数,并和面元法及实验结果进行对比。 2.分别计算了在1.5倍、2.5倍、3.5倍潜体最大直径三种潜深下特征长度相同的椭球体、微小型水下潜器和流线型潜体直航的水动力。讨论了随潜深减小阻力、垂向力和纵倾力距的改变,观察流场发生的变化,分析阻力增加的原因,并模拟了自由液面的兴波,计算兴波范围和波高随潜深及航速的变化。讨论了附体对微小型水下潜器近自由液面航行的水动力和兴波产生的影响。计算微小型水下潜器在不同潜深垂直面斜航和水平面斜航的水动力特性,观察潜深对垂直面斜航带来的影响。 3.模拟了微小型水下潜器在近自由液面时升沉、俯仰、横荡、横摇运动,计算其运动产生的力和力矩随潜深的改变,观察不同潜深的水动力系数变化,并同无界绕流的结果相对比,寻找其变化规律。分析了流场中动压力、速度和兴波随运动频率、航速、潜深的变化。 4.利用平面运动机构进行了微小型水下潜器的近水面操纵性相关实验。利用六分力天平测量了其不同深度不同航速下直航的阻力、升力和纵倾力距。测量了不同潜深下水平面斜航的侧向力和偏航力矩。同时使微小型水下潜器在不同潜深下做升沉、俯仰运动,测得其垂直面运动的水动力系数,发现变化规律,并和计算结果进行对比分析。 5.进行近自由液面运动预报,观察近自由液面水动力系数的改变对垂直面运动产生的影响,讨论了其直航速度的改变、操舵后产生的纵倾角和垂向速度的变化;微小型水下潜器在近自由液面出现埋艏下潜的现象,并且操舵响应变慢,恢复力矩变小。 |
| 作者： | 高霓 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 万磊 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
