發(fā)布時間：2022-12-03 23:26

　　海洋幅員遼闊,海洋開發(fā)和利用、海上力量壯大等一系列國家海洋戰(zhàn)略的振興和實施,都需要一系列的海洋裝備的支撐,水下航行器作為高新技術裝備,是海洋探索的重要手段。實現(xiàn)水下航行器大航程、高航速、可攜帶多種探測設備是實現(xiàn)探索海洋任務的關鍵所在。本文通過對自主式螺旋推進水下航行器設計與優(yōu)化,旨在提高航行器水動力性能。首先對水下航行器總體方案進行設計,根據(jù)其系統(tǒng)構成和性能要求制定本文的設計流程。對航行器艇型進行選型,分析總結“旗魚”水下航行器后,提出本次水下航行器外形型線初步設計,基于計算流體力學對航行器主體型線進行數(shù)值模擬,分析對比各個參數(shù)的外形型線的水動力性能,綜合考慮阻力和配置空間的因素,確定艇體外形型線。水下航行器耐壓艙及艙段連接結構是整個航行器內部構件的安全基礎。對航行器耐壓殼體材料進行選型,采用外壓容器理論設計理論和ANSYS軟件模擬仿真相結合的方式對耐壓殼體進行設計與分析。在分析了第一代水下航行器連接方式后,艙段間決定采用楔環(huán)結構連接,并對楔環(huán)安全性和可靠性進行分析。推進系統(tǒng)是水下航行器實現(xiàn)航行快速性、操控性、大航程的基礎,推進系統(tǒng)包括尾翼優(yōu)化設計、導管螺旋槳圖譜設計和推進系統(tǒng)能源供給... 

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 水下航行器研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外水下航行器研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內水下航行器研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內容
2 水下航行器總體方案設計
    2.1 水下航行器總體設計說明
        2.1.1 水下航行器系統(tǒng)構成
        2.1.2 總體性能要求
        2.1.3 設計流程
    2.2 總體方案確定
        2.2.1 艇型選擇
        2.2.2 總體方案布置
    2.3 艇體外部型線設計
        2.3.1 “旗魚”水下航行器外部型線分析
        2.3.2 艇體阻力分析
        2.3.3 基于CFD的艇體阻力計算
    2.4 本章小結
3 耐壓艙體及艙段連接結構設計
    3.1 水下航行器耐壓艙體設計
        3.1.1 材料選型
        3.1.2 耐壓殼體厚度設計
        3.1.3 耐壓殼體穩(wěn)定性校核
        3.1.4 基于有限元法的耐壓殼體強度分析
    3.2 艙段連接結構選型與校核
        3.2.1 連接結構選型
        3.2.2 楔環(huán)連接結構應力分析
    3.3 本章小結
4 推進系統(tǒng)方案設計
    4.1 推進系統(tǒng)方案設計
    4.2 尾翼優(yōu)化設計
        4.2.1 尾翼外形仿生設計
        4.2.2 尾翼水動力性能計算
        4.2.3 尾翼位置優(yōu)化
    4.3 導管螺旋槳設計
        4.3.1 螺旋槳圖譜設計
        4.3.2 導管設計
        4.3.3 導管螺旋槳水動力性能設計
    4.4 推進系統(tǒng)能源供給
        4.4.1 鋰電池選型
        4.4.2 鋰電池測試
    4.5 本章小結
5 水下航行器阻力優(yōu)化設計
    5.1 基于ISIGHT的優(yōu)化理論
    5.2 阻力優(yōu)化模型建立
    5.3 優(yōu)化及結果分析
        5.3.1 優(yōu)化流程
        5.3.2 計算結果分析
    5.4 本章小結
總結與展望
    總結
    展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]自主水下航行器固定舵對尾舵水動力的影響[J]. 嚴天宏,申洪彬,何波,劉繼鑫,趙梓奎.  艦船科學技術. 2020(09)
[2]基于SolidWorks的AUV耐壓艙體設計與校核[J]. 劉繼鑫,嚴天宏,何波,姚莉,申洪彬.  艦船科學技術. 2020(07)
[3]水下航行器附體線型及布局對流噪聲影響研究[J]. 于李洋,周李姜.  中國水運(下半月). 2019(11)
[4]水下航行器艙段連接結構設計[J]. 康寶臣,馮麗娜,吳琪.  機械工程與自動化. 2019(03)
[5]模塊化小型水下航行器設計及其水動力學性能研究[J]. 徐庚輝,朱漢華,葛冀歡.  船舶工程. 2019(02)
[6]基于參數(shù)化的水下航行器外形穩(wěn)健性優(yōu)化[J]. 苗怡然,高良田,劉峰,彭奪錦.  哈爾濱工程大學學報. 2018(04)
[7]新型仿生波浪滑翔器水翼設計與水動性能研究[J]. 吳俊飛,杜照鵬,熊學軍.  機械制造. 2017(08)
[8]無人自治水下航行器外形及推進系統(tǒng)優(yōu)化設計[J]. 李龍,張宏偉,王延輝.  機械設計. 2017(05)
[9]基于CFD和直接計算技術的航行器阻力系數(shù)算法研究[J]. 王玉婷,向先波,王瑟.  中國科技論文. 2016(19)
[10]水下航行器的現(xiàn)狀與未來展望[J]. 趙欣.  科技經濟市場. 2016(09)

博士論文
[1]變體全柔性翼撲動推進水下航行器設計與研究[D]. 劉龍.南京航空航天大學 2017
[2]水下航行器電池艙段熱過程研究[D]. 王艷峰.西北工業(yè)大學 2014
[3]水下超高速航行體動力學建模與控制研究[D]. 趙新華.哈爾濱工程大學 2008
[4]水下高速航行體超空泡減阻特性研究[D]. 熊永亮.哈爾濱工程大學 2008
[5]水下自航行器水動力學特性數(shù)值計算與試驗研究[D]. 何漫麗.天津大學 2005

碩士論文
[1]無人水下航行器節(jié)能優(yōu)化策略研究[D]. 穆旭陽.大連海事大學 2019
[2]水下航行器艉部結構振動噪聲特性及優(yōu)化設計[D]. 沈喆.哈爾濱工程大學 2018
[3]水下滑翔機總體設計與水動力性能分析[D]. 姜鈞喆.上海交通大學 2018
[4]水下機器人水動力性能及其運動控制研究[D]. 程健.大連理工大學 2018
[5]基于參數(shù)化的水下航行器主體結構設計優(yōu)化研究[D]. 苗怡然.哈爾濱工程大學 2018
[6]長航程水下滑翔機的減阻技術研究[D]. 張帥.天津大學 2018
[7]基于參數(shù)化的水下航行器設計優(yōu)化研究[D]. 梁旭.哈爾濱工程大學 2017
[8]水下自航行器外形優(yōu)化設計與水動力性能分析[D]. 馬德飛.中國計量大學 2016
[9]深�；铏C水動力外形設計方法[D]. 趙遠輝.華中科技大學 2016
[10]矢量推進式新型水下航行器主體的關鍵結構研究[D]. 謝源.浙江大學 2016



本文編號：3707183