本文關(guān)鍵詞：水下拖曳系統(tǒng)水動力性能分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水下拖曳體是一種廣泛應(yīng)用于海洋監(jiān)測的水下環(huán)境動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，它在海洋、湖泊和內(nèi)河水下環(huán)境監(jiān)測以及水工結(jié)構(gòu)檢查、海洋資源調(diào)查等方面有著特殊的用途。拖曳體內(nèi)搭載的水下環(huán)境監(jiān)測傳感器的工作性質(zhì)要求拖曳體工作時姿態(tài)穩(wěn)定，并且具有快速靈活的姿態(tài)和深度調(diào)節(jié)與控制能力，據(jù)此課題組成員提出了兩種水下拖曳體方案模型。 本文將水下拖曳體、纜繩以及控制機(jī)構(gòu)的動力因素作為一個整體，考慮它們之間的相互影響，建立完整的多自由度可控制水下拖曳系統(tǒng)的水動力數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)此數(shù)學(xué)模型對兩種水下拖曳體設(shè)計模型進(jìn)行水動力響應(yīng)數(shù)值計算。 首先，提出并建立了水下拖曳系統(tǒng)的水動力數(shù)學(xué)模型。在該數(shù)學(xué)模型中，纜繩的控制方程由Ablow and Schechter模型給出，拖曳體的運(yùn)動控制方程采用Gertler and Hagen提出后經(jīng)Abkowitz改進(jìn)的水下運(yùn)載器六自由度方程來描述水下拖曳體的運(yùn)動狀態(tài)，通過對拖曳纜繩和拖曳體的控制方程在連接點處進(jìn)行邊界條件耦合從而構(gòu)成整個水下拖曳系統(tǒng)的水動力數(shù)學(xué)模型。 其次，構(gòu)建兩種方案模型的可計算幾何模型，并對本文涉及的Fluent軟件的一些關(guān)鍵技術(shù)、Fortran程序的一些關(guān)鍵處理和兩者的混編技術(shù)進(jìn)行說明解釋，為后面的計算做準(zhǔn)備。 再次，對水下拖曳體的主要控制機(jī)構(gòu)——導(dǎo)管螺旋槳進(jìn)行數(shù)值模擬。分別對敞水試驗、單獨導(dǎo)管螺旋槳首搖運(yùn)動、帶拖曳體主體首搖運(yùn)動進(jìn)行數(shù)值模擬對比，得到拖曳體主體對導(dǎo)管螺旋槳流場的影響，為后面整個系統(tǒng)的計算打下良好的基礎(chǔ)和鋪墊。 最后，利用前面建立的水下拖曳系統(tǒng)的水動力數(shù)學(xué)模型，對兩個設(shè)計模型進(jìn)行水動力響應(yīng)數(shù)值計算。通過合理的操縱控制機(jī)構(gòu)——迫沉水翼、轉(zhuǎn)向舵、導(dǎo)管螺旋槳對拖曳體的深度和姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，并且計算出這些控制動作下整個水下拖曳系統(tǒng)的水動力響應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：水下拖曳體 水動力數(shù)值模型 控制機(jī)構(gòu) 導(dǎo)管螺旋槳
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U661.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 水下拖曳系統(tǒng)的介紹11-14
• 1.2 水下拖曳系統(tǒng)的水動力和控制技術(shù)研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 拖纜水動力研究15-17
• 1.2.2 拖曳體水動力基礎(chǔ)研究17-18
• 1.2.3 水下拖曳系統(tǒng)的控制技術(shù)研究18-19
• 1.3 論文的研究意義19
• 1.4 論文的主要工作19-21
• 第二章 水下拖曳系統(tǒng)的水動力數(shù)學(xué)模型21-32
• 2.1 系統(tǒng)坐標(biāo)系的建立及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換21-23
• 2.2 水下拖曳系統(tǒng)的運(yùn)動方程23-26
• 2.2.1 纜繩的運(yùn)動控制方程23-24
• 2.2.2 拖曳體主體的運(yùn)動方程24-25
• 2.2.3 邊界條件25-26
• 2.3 系統(tǒng)運(yùn)動方程中的外力和外力矩26-28
• 2.3.1 靜態(tài)回復(fù)力26-27
• 2.3.2 纜繩的張力27
• 2.3.3 拖曳體受到的水動力27-28
• 2.3.4 控制機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的控制力28
• 2.4 水下拖曳系統(tǒng)模型的數(shù)值解28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第三章 幾何模型的構(gòu)建和數(shù)值計算32-46
• 3.1 兩種方案的設(shè)計模型32-34
• 3.2 幾何模型的構(gòu)建34-37
• 3.3 Fluent、Fortran 的混編37-38
• 3.4 Fluent 計算38-42
• 3.4.1 湍流模型38-39
• 3.4.2 動網(wǎng)格模型39-41
• 3.4.3 滑移網(wǎng)格模型41-42
• 3.5 Fortran 計算42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 導(dǎo)管螺旋槳水動力性能數(shù)值模擬46-58
• 4.1 導(dǎo)管螺旋槳敞水試驗?zāi)M46-54
• 4.1.1 計算域的建立46-47
• 4.1.2 網(wǎng)格的劃分和邊界條件的設(shè)定47-49
• 4.1.3 導(dǎo)管螺旋槳敞水性能曲線49-50
• 4.1.4 后處理分析50-52
• 4.1.5 導(dǎo)管螺旋槳的優(yōu)點52-54
• 4.2 雙導(dǎo)管螺旋槳首搖運(yùn)動54
• 4.3 拖曳體主體對導(dǎo)管螺旋槳推進(jìn)性能的影響54-56
• 4.4 首搖運(yùn)動中推力轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 水下拖曳系統(tǒng)水動力性能數(shù)值模擬58-76
• 5.1 計算域的建立和邊界條件的設(shè)置58-61
• 5.2 穩(wěn)態(tài)計算61-63
• 5.3 方案一的水動力響應(yīng)計算63-69
• 5.3.1 迫沉水翼單獨作用下的運(yùn)動響應(yīng)64-66
• 5.3.2 轉(zhuǎn)向舵單獨作用下的運(yùn)動響應(yīng)66-68
• 5.3.3 兩種控制機(jī)構(gòu)聯(lián)合作用下的運(yùn)動響應(yīng)68-69
• 5.4 方案二的水動力響應(yīng)計算69-75
• 5.4.1 拖曳體的升沉運(yùn)動70-73
• 5.4.2 拖曳體的水平轉(zhuǎn)艏運(yùn)動73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論與展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果82-83
• 致謝83-84
• 附件84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 吳家鳴,葉家瑋;自主穩(wěn)定可控制水下拖曳體的設(shè)計及控制性能[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年05期

2 吳家鳴;鄧威;賴華威;;回轉(zhuǎn)狀態(tài)下導(dǎo)管螺旋槳水動力特性的數(shù)值模擬[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年07期

3 朱克強(qiáng),李道根,李維揚(yáng);海洋纜體系統(tǒng)的統(tǒng)一凝集參數(shù)時域分析法[J];海洋工程;2002年02期

4 吳家鳴,葉家瑋,李寧;拖曳式多參數(shù)剖面測量系統(tǒng)水動力與控制性能研究述評[J];海洋工程;2004年01期

5 苑志江;金良安;田恒斗;盧yN斌;;海洋拖曳系統(tǒng)的水動力理論與控制技術(shù)研究綜述[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年02期

6 李力波;海下纜索系統(tǒng)運(yùn)動的動力學(xué)模擬[J];中國造船;1989年04期

7 李志印;吳家鳴;;水下拖曳系統(tǒng)水動力特性的計算流體力學(xué)分析[J];中國造船;2007年02期

  本文關(guān)鍵詞：水下拖曳系統(tǒng)水動力性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：279239