混合驱动水下滑翔器效率分析与运动性能研究
A Study on Efficiency And Hydrodynamic Performance of Hybrid-driven Underwater Glider
混合驱动水下滑翔器是一种在水下滑翔器技术基础上发展的新型水下航行器,它结合了水下滑翔器和AUV的优点:巡航时以无动力滑翔作为主要运动模式,具有长航程、长续航时间以及良好的隐蔽性;需要时可使用动力推进模式,具有良好的快速机动性能和环境适应能力.它克服了传统水下滑翔器的局限性,在海洋环境探测、海洋科学考察以及军事等领域有着重要的应用前景.本文从能耗的角度,建立了一种基于运输经济性的水下滑翔器滑翔效率综合评价指标.应用所建立的评价指标,首先分析了浮力式水下滑翔器的滑翔姿态对滑翔效率的影响,得出了水下滑翔器的最优滑翔姿态.然后分析了螺旋桨转动模式对混合驱动水下滑翔器滑翔效率的影响,结果表明,螺旋桨在水流的作用下转动会降低滑翔器的能耗,增大航程.而螺旋桨若以一个合适的较低的转速主动转动,则滑翔器将会获得更高的滑翔效率及航程.所需水动力系数通过CFD数值方法获得,其中螺旋桨的水动力系数采用滑移网格技术获得.分析了水平滑翔翼、螺旋桨布局形式等对滑翔器水动力性能的影响,建立了混合驱动水下滑翔器水动力布局设计方法,提出了相应设计方案.建立了考虑海洋环境影响的混合驱动水下滑翔器操纵运动数学模型,计算研究了混合驱动水下滑翔器设计方案在考虑海水密度变化和艇体压缩的垂直面和水平面操纵运动、以及滑翔模式与定深推进模式的切换.计算结果表明本文研究的混合驱动水下滑翔器具有良好的机动性能.
- 作者：
- 肖冬林
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 流体力学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 张华
- 中图分类号：
- U674.941
- 关键词：
- 混合驱动；水下滑翔器；滑翔效率；转动模式；操纵控制
- hybrid-driven; underwater glider; gliding efficiency; rotation mode; maneuverability;