本文關(guān)鍵詞：波能推進(jìn)型無人艇的縱向運(yùn)動(dòng)性能研究

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【摘要】：本文研究的波能推進(jìn)型雙體艇為廣東省科技廳“遠(yuǎn)程無人艇”項(xiàng)目的一部分。利用波能推進(jìn)器提供遠(yuǎn)程無人艇前進(jìn)的動(dòng)力,該無人艇能搭載海洋觀測(cè)設(shè)備,用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。將水翼裝置安裝在無人雙體艇上,在波浪作用下無人艇將發(fā)生垂蕩和縱搖運(yùn)動(dòng),固定在雙體艇底部一定深度處的水翼跟隨艇體作搖蕩運(yùn)動(dòng)以產(chǎn)生推力,即將艇體運(yùn)動(dòng)的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成推力,使無人艇實(shí)現(xiàn)自主航行。本文首先利用基于勢(shì)流理論的AQWA軟件和基于粘性流理論的FLUENT軟件分析無水翼之艇體在遭遇規(guī)則迎浪時(shí)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值,由于流體粘性對(duì)垂蕩和縱搖運(yùn)動(dòng)的影響較小,因此兩者結(jié)果吻合良好。與FLUENT軟件相比,雖然AQWA計(jì)算速度極快,但基于勢(shì)流理論的AQWA無法模擬搖蕩水翼產(chǎn)生升力及推(阻)力的現(xiàn)象。在雙體艇上加裝水翼后,可以使雙體艇實(shí)現(xiàn)自主航行,稱之為波能推進(jìn)型無人雙體艇。然后模擬了二維水翼的水動(dòng)力性能,并與參考文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果進(jìn)行了比較,以驗(yàn)證本文數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的正確性。在此基礎(chǔ)上分別分析了水翼在靜水中和波浪中作搖蕩運(yùn)動(dòng)時(shí)的推進(jìn)性能。當(dāng)水翼在靜水中作搖蕩運(yùn)動(dòng),且縱搖和垂蕩間相位差為90o時(shí),在斯特羅哈爾數(shù)相同時(shí),隨著縱搖幅值的增大推力系數(shù)先增大后減小,而當(dāng)縱搖幅值和相位差相同時(shí),斯特羅哈爾數(shù)越大,推力系數(shù)越大。當(dāng)水翼在波浪中作搖蕩運(yùn)動(dòng),縱搖與波浪相位差為0o時(shí),隨著縱搖垂蕩相位差的增長(zhǎng),推力系數(shù)先增大再減小后增大。還模擬計(jì)算了設(shè)置在無人艇上的水翼在波浪中作搖蕩運(yùn)動(dòng)時(shí)的推進(jìn)性能。數(shù)值模擬結(jié)果表明,水翼縱搖和垂蕩運(yùn)動(dòng)間的相位差變化對(duì)水翼推力性能產(chǎn)生顯著影響,且具有一定規(guī)律性。通過主動(dòng)控制水翼的縱搖運(yùn)動(dòng)相位差,可得到較大的推力。而水翼垂蕩運(yùn)動(dòng)與其轉(zhuǎn)軸處波面位移之相位差對(duì)推力性能也產(chǎn)生顯著的影響。最后,利用FLUENT軟件計(jì)算波能推進(jìn)艇以一定速度航行時(shí)的垂蕩和縱搖運(yùn)動(dòng),水平力和垂向力,并將它與原雙體艇艇體的運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行了比較。發(fā)現(xiàn)加裝水翼后雙體艇在波長(zhǎng)船長(zhǎng)比小于2.5的區(qū)間內(nèi)垂蕩和縱搖的幅值明顯減小。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.91;U661.3

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本文編號(hào)：1197192