【摘要】：波浪能滑翔器是一種用于海洋環(huán)境監(jiān)測、資源勘探、情報搜集等集軍事、民用功能于一體的新型無人水面航行器。在面對周期長、范圍廣等高難度的探測任務(wù)時,波浪能滑翔器能實現(xiàn)不依賴傳統(tǒng)能源且不需維護的無人自主航行,具有獨特優(yōu)勢。本文主要介紹了基于水動力優(yōu)化的波浪能滑翔器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的自主設(shè)計。對于母船的設(shè)計,首先,通過CAESES的參數(shù)化建模,根據(jù)經(jīng)驗選取關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù),建立波浪能滑翔器水面母船的初始線型;再應(yīng)用Sobol優(yōu)化算法結(jié)合SHIPFLOW的疊模計算方法,以總阻力最小為優(yōu)化目標(biāo),對母船的線型進行多方案最優(yōu)化選取;然后通過STAR-CCM+對優(yōu)化的線型進行數(shù)值驗證。水翼的設(shè)計主要從水翼的翼型、翼間距、翼轉(zhuǎn)角等方面考慮,通過二維分析了水翼擺角、來流攻角對于水翼產(chǎn)生的推力大小的影響;又通過STAR-CCM+三維計算了實尺度下水翼在不同工況下的推力值,確定了使水動力性能達到最優(yōu)的各項水翼參數(shù)。同時,結(jié)合各種失穩(wěn)的情況,對水面母船的最佳重心位置、繩纜掛點位置進行了分析,確保水面母船在復(fù)雜海況下具有一定的生存保障性。對于航向穩(wěn)定性的目標(biāo),也進行了簡化的計算。最后,將母船和水翼的水動力性能作為輸入,應(yīng)用編寫的柔性繩纜式連接的多體運動預(yù)報程序,對系統(tǒng)在不同海況下的運動做了聯(lián)合仿真。整體來看,母船和水翼的水動力性能比較理想,模擬的航速也能達到應(yīng)用的要求。
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論究背景著陸上資源的消耗枯竭，海洋資源開發(fā)與保護的重要性愈加突出索過程中，形成了等多種海洋觀測方法，如遙感衛(wèi)星，，調(diào)查船，OV、AUV[1]，等等。然而它們面臨著能源補給、成本高等一系列條件上受到許多限制。波浪能滑翔器（如圖 1-1 所示）的出現(xiàn)給一個新思路。由于它獨特的構(gòu)造，能夠吸收海洋中波浪起伏的能進的動能[2,3]，因此其具有成本低廉、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)能力強等諸構(gòu)建海洋強國的戰(zhàn)略下，對于海洋環(huán)境的監(jiān)測尤為重要。為此，相關(guān)的設(shè)計經(jīng)驗，在此基礎(chǔ)上開展自主創(chuàng)新式波浪能滑翔器設(shè)計。

Table 1-1 main parameters of SV-series wave gliderSV 系列 SV2 長度/cm 210 寬度/cm 60 長度/cm 191 高度/cm 40 展/cm 107 長/m 6 /kn0.49(1 級海況)1.30(4 級海況)0.99(1.69(/kg 18 /kg 90 量/Wh 665 研究人員將波浪能滑翔器在 Flossie 颶風(fēng)期投放至風(fēng)中精確測得了颶風(fēng)的氣象數(shù)據(jù)[8]（見圖 1-2）。在隨后經(jīng)歷了約 17 次颶風(fēng)，在各種極端海況下均能夠生存
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U674.942

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2606093