【摘要】：隨著世界各國(guó)對(duì)海洋資源的深入開發(fā)和軍事方面的需求不斷加強(qiáng),潛水器在科研領(lǐng)域和軍事方面的應(yīng)用引起廣泛重視。潛水器可以下潛到一定海域范圍內(nèi)的深層海水內(nèi)部,對(duì)復(fù)雜的海洋環(huán)境和生物進(jìn)行監(jiān)測(cè),完成水文測(cè)量、科學(xué)采樣、海底搜索和水下采礦等任務(wù),具有良好的應(yīng)用前景。AUV(水下自航器)作為水下潛器的一種,自身的體積小、重量輕,在水中航行時(shí)容易受到海流、旋渦的影響,這種影響會(huì)干擾其航行狀態(tài)和作業(yè)姿態(tài)。為了研究AUV在復(fù)雜流場(chǎng)中的水動(dòng)力性能,本文就采用CFD數(shù)值模擬的方法,對(duì)某AUV(水下自航器)的水動(dòng)力性能展開研究,具體內(nèi)容如下:(1)首先對(duì)AUV裸艇體進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,驗(yàn)證CFD數(shù)值計(jì)算的可靠性,選出合適的湍流模型和網(wǎng)格數(shù)量。為選出較佳的湍流模型,分別計(jì)算出Standard k-ε、RNG k-ε和SST k-ω三種湍流模型下的總阻力值,并和試驗(yàn)值比較,選出RNG k-ε為最佳的湍流模型;對(duì)網(wǎng)格數(shù)的獨(dú)立性進(jìn)行分析,選出既節(jié)約時(shí)間成本、計(jì)算精度最高的網(wǎng)格數(shù)量在50萬(wàn)左右。(2)對(duì)AUV在有尾翼、沒有尾翼,速度在1.4m/s~2.2m/s的范圍,漂角在0°~15°時(shí)的40種不同組合的工況進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,通過(guò)圖表分析以及將計(jì)算的結(jié)果導(dǎo)入IBM SPSS軟件進(jìn)行方差分析可知:改變漂角和速度都對(duì)AUV的壓阻力影響較大,對(duì)摩擦阻力的影響微小,所以漂角和速度對(duì)壓阻力的影響是AUV總阻力發(fā)生變化的主要原因;漂角和速度對(duì)有尾翼的AUV阻力性能的影響都大于沒有尾翼的AUV阻力性能的影響;尾翼的顯著性值很接近給定的顯著性水平α,表明AUV是否帶有尾翼對(duì)其總阻力影響很小;在給定的速度和漂角的范圍內(nèi),三種因素影響AUV總阻力水動(dòng)力性能的程度排序?yàn)?速度漂角尾翼。(3)通過(guò)二相流模擬計(jì)算AUV在自由液面航行時(shí)的阻力值,并將計(jì)算結(jié)果和無(wú)限水域中的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,研究自由液面對(duì)AUV水動(dòng)力性能的影響。由分析可知:不能忽略自由液面對(duì)AUV水動(dòng)力性能的影響;當(dāng)AUV在近自由液面航行,壓阻力的變化是總阻力發(fā)生變化的主要原因;通過(guò)數(shù)值結(jié)果和云圖分析出,當(dāng)傅汝德數(shù)Fr在0.278~0.437范圍時(shí),在AUV的尾部首尾橫波會(huì)產(chǎn)生興波干擾。通過(guò)對(duì)AUV在無(wú)限水域和近自由液面航行時(shí)的數(shù)值模擬計(jì)算,分析了不同參數(shù)、自由液面對(duì)AUV水動(dòng)力性能的影響,為后續(xù)的研究和實(shí)際工程應(yīng)用提供借鑒。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U661.3;U674.941

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2757642