發(fā)布時間：2021-03-03 02:53

　　跨介質航行器是一種既可以在空中飛行又可以在水下潛航的新概念航行器,基于仿生學原理,提出一種通過改變外形實現(xiàn)水空介質跨越的航行器模型,通過入水試驗裝置和計算流體動力學方法,對航行器帶攻角從空氣到水的介質跨越過程進行了試驗和數(shù)值仿真研究,得到了跨介質入水過程航行器的運動姿態(tài)和入水空泡形態(tài),并通過數(shù)值仿真得到了航行器的升力、阻力、速度和加速度演化規(guī)律。同時基于數(shù)值模擬方法對有波浪情況和靜水情況下航行器入水過程空泡演變以及運動特性進行對比。結果表明:提出的航行器構型在水中具有較好的姿態(tài)調整能力,波浪的有無和波高的不同都會對航行體入水運動特性造成影響。 

【文章來源】：宇航總體技術. 2020,4(03)

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

航行器示意圖

試驗裝置主要由水箱、支撐架、燈光系統(tǒng)、高速攝像機和計算機組成,其示意圖如圖2(a)所示。水箱使用鋼化有機玻璃制成,長、寬、高分別為1.5,0.8,1.2 m,試驗水深為0.7 m;支撐架置于水箱底部,達到支撐和方便移動的目的;燈光系統(tǒng)選用兩個Starison CE-1500Ws透射式聚光燈;高速攝像機型號為Phantom v12.1,試驗過程采用1280 ×800的分辨率,3000 幀/s的拍攝幀率,通過計算機進行照片采集和處理。航行器模型如圖2(b)所示,試驗和數(shù)值計算均采用右側變形后航行器模型。1.2 數(shù)值計算模型

本文采用網格質量較好的切割體網格生成器,加以表面重構提高網格的質量,在航行器壁面設置棱柱層網格生成器。為保證數(shù)值計算的質量,在航行器路徑、水面以及水面下部分范圍內進行網格加密。采用重疊網格技術對航行器的運動過程進行建模,重疊網格就是嵌套于流體域網格中、隨物體運動的網格,具有網格易生成、質量好的特點。重疊網格通過搜索指定區(qū)域,進行網格劃分;在物體運動過程中的每個時間步都需要將重疊區(qū)域從流體域內逐步剔除重新定位,以此來模擬航行器入水過程;重疊網格之間通過數(shù)據的插值進行信息傳遞。網格劃分時保持航行器重疊區(qū)域水平,網格生成后對重疊區(qū)域旋轉平移到指定工況,局部網格劃分如圖3所示,最小網格尺寸為1.25 mm。航行器模型由3D打印制成,表1給出了入水變形后航行器的尺寸等參數(shù)。

【參考文獻】：
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本文編號：3060451