本文關(guān)鍵詞：水下自航行器外形優(yōu)化設(shè)計(jì)與水動(dòng)力性能分析

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【摘要】：水下自航行器的設(shè)計(jì)可以分為機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩部分,機(jī)械系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的載體,也是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)；機(jī)械系統(tǒng)中整體外形又是影響整體性能的重要因素,因此本文在外形優(yōu)化的基礎(chǔ)上,通過水動(dòng)力性能的分析,為后續(xù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和水下試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)并提供前期數(shù)據(jù)依據(jù)。本文首先以第一代水下自航行器為基礎(chǔ),通過對(duì)其整體外形的分析,并對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化,從而獲得具有更好水動(dòng)力性能的外形,為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了良好的硬件基礎(chǔ),其次從AUV水動(dòng)力學(xué)方程的建立、近海底處的水動(dòng)力性能研究和水動(dòng)力系數(shù)的估算等三個(gè)方面進(jìn)行分析研究。本文研究的主要內(nèi)容如下：(1)根據(jù)本課題組第一代AUV的基礎(chǔ)模型,在分析研究了一代AUV的基礎(chǔ)上,針對(duì)其在設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試及水下試驗(yàn)等過程中遇到的問題,提出了進(jìn)一步的優(yōu)化方案,優(yōu)化內(nèi)容主要包括：主體流線型主要參數(shù)的確定,尾舵形位尺寸的確定,導(dǎo)流罩以及連接密封方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后對(duì)原型機(jī)整體外形進(jìn)行了多目優(yōu)化設(shè)計(jì),獲得了具有更好水動(dòng)力性能的水下自航行器外形。(2)運(yùn)動(dòng)建模與分析。介紹了描述AUV運(yùn)動(dòng)的兩種坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)換關(guān)系。然后通過分析AUV兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),給出了AUV的水平面和垂直面的運(yùn)動(dòng)方程。最后建立了AUV空間六自由度運(yùn)動(dòng)方程。(3)對(duì)水下自航行器在靠近海底處的水動(dòng)力性能進(jìn)行分析。主要研究分析了AUV距海底的距離、海底來流速度、攻角、海底AUV正前方傾角大小和傾角長度對(duì)AUV水動(dòng)力性能的影響,為后續(xù)的水下試驗(yàn)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了前期數(shù)據(jù),并指導(dǎo)AUV在海底處正常安全航行。(4)介紹了求解AUV水動(dòng)力系數(shù)的方法。并近似求解了部分水下自航行器的水動(dòng)力系數(shù),為水下自航行器后續(xù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和水下試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：水下自航行器 外形優(yōu)化設(shè)計(jì) 動(dòng)力學(xué) 近海底處 水動(dòng)力系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.941
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-8
• abstract8-16
• 1 緒論16-24
• 1.1 課題研究的背景和意義16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展方向21-23
• 1.4 課題來源及主要研究內(nèi)容23-24
• 2 水下自航行器外形優(yōu)化設(shè)計(jì)24-41
• 2.1 存在的問題與優(yōu)化原則24-26
• 2.1.1 存在的問題25
• 2.1.2 優(yōu)化原則25-26
• 2.2 外形的優(yōu)化設(shè)計(jì)26-29
• 2.3 尾舵的優(yōu)化設(shè)計(jì)29-32
• 2.3.1 尾舵形狀的優(yōu)化29-31
• 2.3.2 尾舵位置的優(yōu)化31-32
• 2.4 導(dǎo)流罩的優(yōu)化設(shè)計(jì)32-34
• 2.5 可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)34-36
• 2.5.1 耐壓殼體的設(shè)計(jì)34-35
• 2.5.2 連接35-36
• 2.5.3 密封36
• 2.6 整體外形優(yōu)化36-40
• 2.6.1 優(yōu)化過程37-38
• 2.6.2 優(yōu)化結(jié)果38-40
• 2.7 本章小結(jié)40-41
• 3 水下自航行器動(dòng)力學(xué)分析41-51
• 3.1 水下自航行器的運(yùn)動(dòng)建模41-45
• 3.1.1 坐標(biāo)系的建立42-43
• 3.1.2 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換43-45
• 3.2 水下自航行器水平面運(yùn)動(dòng)和垂直面運(yùn)動(dòng)45-47
• 3.2.1 水下自航行器的水平面運(yùn)動(dòng)45-46
• 3.2.2 水下自航行器的垂直面運(yùn)動(dòng)46-47
• 3.3 水下自航行器水下空間六自由度運(yùn)動(dòng)47-50
• 3.3.1 AUV受力分析47-48
• 3.3.2 六自由度運(yùn)動(dòng)方程48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 4 水下自航行器近海底處水動(dòng)力性能分析51-63
• 4.1 粘性流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算理論51-52
• 4.1.1 控制方程51
• 4.1.2 湍流模型51-52
• 4.2 網(wǎng)格劃分和Fluent參數(shù)設(shè)置52-56
• 4.2.1 網(wǎng)格劃分53-54
• 4.2.2 Fluent參數(shù)設(shè)置54-55
• 4.2.3 網(wǎng)格獨(dú)立性測(cè)試55-56
• 4.3 計(jì)算結(jié)果與分析56-62
• 4.3.1 阻力特性56-58
• 4.3.2 升力特性58-60
• 4.3.3 力矩特性60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 5 水下自航行器水動(dòng)力系數(shù)的估算63-73
• 5.1 附加質(zhì)量估算63-67
• 5.1.1 附加質(zhì)量的性質(zhì)63-64
• 5.1.2 主體的附加質(zhì)量64-66
• 5.1.3 附體的附加質(zhì)量66-67
• 5.2 加速度系數(shù)估算67-69
• 5.3 速度系數(shù)估算69-71
• 5.4 舵角系數(shù)估算71-72
• 5.5 水動(dòng)力系數(shù)匯總72
• 5.6 本章小結(jié)72-73
• 6 總結(jié)和展望73-75
• 6.1 總結(jié)73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-80
• 作者簡歷80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張斌;宋保維;朱信堯;朱崎峰;;水下駐留無人水下航行器駐留過程建模與仿真[J];兵工學(xué)報(bào);2014年04期

2 Xiao-xu DU;Huan WANG;Cheng-zhi HAO;Xin-liang LI;;Analysis of hydrodynamic characteristics of unmanned underwater vehicle moving close to the sea bottom[J];Defence Technology;2014年01期

3 姚拴寶;郭迪龍;孫振旭;楊國偉;陳大偉;;基于Kriging代理模型的高速列車頭型多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2013年02期

4 潘光;施瑤;杜曉旭;黃橋高;;駐留航行器沉底穩(wěn)定性的數(shù)值分析[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2012年09期

5 蘆廷彬;;一種水下航行體阻力外形優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù);2012年03期

6 宋保維;朱信堯;單志雄;王鵬;;UUV海底定點(diǎn)停駐受力特性及穩(wěn)定性分析[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

7 趙加鵬;張?jiān)坪?任，

本文編號(hào)：879275