近幾十年來,隨著海洋科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,自主式水下機器人（AUV）在海洋科學(xué)領(lǐng)域,軍事領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域都起到了重要的作用。AUV的運動具有高度非線性、參數(shù)時變性等特點,因此建立精確的運動模型對AUV的運動控制、預(yù)測及仿真十分關(guān)鍵。AUV的模型建立的是否精確很大程度上取決于它的水動力參數(shù),所以研究水下機器人的水動力參數(shù)變得十分的重要。首先,本文以某自主式水下機器人為研究對象,基于牛頓-歐拉方程的空間六自由度運動方程,建立了水下機器人動力學(xué)模型,并分析得到水下機器人受到的力和力矩與水動力系數(shù)的關(guān)系式。其次,運用CFD方法對水下機器人進(jìn)行網(wǎng)格劃分,然后建立數(shù)值計算模型,進(jìn)行直航數(shù)值計算。將計算獲得的數(shù)據(jù)與水槽拖拽試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,驗證數(shù)值計算的可行性。同時分析了GPS天線模型對尾流場槳盤面的影響,獲得一種較好的GPS天線線型。隨后又分別進(jìn)行了尾舵數(shù)值計算以及艇體斜航數(shù)值計算,最終獲得了直航與斜航相對應(yīng)的水動力系數(shù)。然后,運用Fluent中的動網(wǎng)格技術(shù)對水下機器人六自由度運動進(jìn)行數(shù)值計算,獲得相應(yīng)的水動力系數(shù)。接著根據(jù)數(shù)值計算獲得的水動力系數(shù)進(jìn)一步進(jìn)行耦合計算獲得其它難以直接試驗獲得的水動力系... 

【文章來源】：中國計量大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外AUV研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外AUV研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)AUV研究發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)外AUV數(shù)值計算發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 國外AUV數(shù)值計算研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)AUV數(shù)值計算研究發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 建立AUV動力學(xué)模型
    2.1 本章引論
    2.2 坐標(biāo)系的建立和參數(shù)定義
    2.3 水下機器人六自由度運動方程
        2.3.1 水下機器人水平面操縱運動方程
        2.3.2 水下機器人垂直面操縱運動方程
    2.4 本章小結(jié)
3 AUV直航,斜航時水動力計算
    3.1 本章引論
    3.2 水下機器人及其附體網(wǎng)格劃分
    3.3 水下機器人GPS天線數(shù)值計算
        3.3.1 數(shù)學(xué)模型
        3.3.2 湍流模型
        3.3.3 計算對象
        3.3.4 邊界條件
        3.3.5 計算方法驗證
    3.4 槳盤面伴流分析
    3.5 尾舵性能數(shù)值計算
    3.6 水下機器人直航性能數(shù)值計算
    3.7 水下機器人斜航性能數(shù)值計算
    3.8 本章小結(jié)
4 AUV水動力系數(shù)數(shù)值模擬計算
    4.1 本章引論
    4.2 計算模型及網(wǎng)格劃分
    4.3 數(shù)值計算及分析
        4.3.1 計算方法驗證
        4.3.2 純升沉運動
        4.3.3 純俯仰運動
        4.3.4 純橫蕩運動
        4.3.5 純艏搖運動
    4.4 非線性水動力系數(shù)的推算
    4.5 水下機器人水動力系數(shù)匯總
    4.6 本章小結(jié)
5 運動性能分析測試
    5.1 本章引論
    5.2 運動穩(wěn)定性分析
        5.2.1 水平面穩(wěn)定分析
        5.2.2 垂直面穩(wěn)定分析
    5.3 操縱性運動仿真
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論
    6.1 研究總結(jié)
    6.2 需要進(jìn)一步開展的工作
參考文獻(xiàn)
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于數(shù)值模擬的艉型及適伴流高效槳優(yōu)化設(shè)計[J]. 宋才生,張華,陳林,周琦,郭磊,曾凡輝.  中國水運(下半月). 2017(08)
[2]潛艇指揮臺圍殼線型對尾流場的影響研究[J]. 盛立,王展智,齊萬江.  艦船電子工程. 2016(12)
[3]關(guān)于我國海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)問題的研究[J]. 王占坤.  海洋信息. 2016(03)
[4]水下自航行器外形及水動力性能優(yōu)化[J]. 薛俠峰,嚴(yán)天宏.  計算機測量與控制. 2016(03)
[5]深水自主水下航行器附體安裝結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及渦流噪聲分析[J]. 姜欣,劉玉紅,朱光,吳芝亮,趙黎明.  機械工程學(xué)報. 2015(17)
[6]6000m AUV“潛龍一號”浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)開發(fā)及試驗研究[J]. 武建國,石凱,劉健,徐會希,王雨,李陽,徐春輝.  海洋技術(shù)學(xué)報. 2014(05)
[7]Myring型回轉(zhuǎn)體直航阻力計算及艇型優(yōu)化[J]. 龐永杰,王亞興,楊卓懿,高婷.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2014(09)
[8]論海洋觀測技術(shù)裝備在我國海洋強國建設(shè)中的戰(zhàn)略地位[J]. 羅續(xù)業(yè).  海洋開發(fā)與管理. 2014(03)
[9]潛艇指揮臺圍殼優(yōu)化設(shè)計方案研究[J]. 呂鳴鶴.  中國水運(下半月). 2014(01)
[10]基于隨體坐標(biāo)系的水下機器人水動力數(shù)值計算方法[J]. 胡志強,衣瑞文,林揚,谷海濤,王超.  科學(xué)通報. 2013(S2)

博士論文
[1]著陸式AUV動力學(xué)行為與控制策略研究[D]. 杜兵.天津大學(xué) 2012
[2]混合驅(qū)動水下滑翔器系統(tǒng)設(shè)計與性能分析[D]. 武建國.天津大學(xué) 2010

碩士論文
[1]小型自治水下機器人外形優(yōu)化設(shè)計及水動力特性數(shù)值模擬[D]. 王鑫.中國海洋大學(xué) 2012
[2]微小型水下機器人運動仿真研究[D]. 王波.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[3]水下機器人運動穩(wěn)定性的研究[D]. 郝艷仲.浙江大學(xué) 2006



本文編號：3024320