混合驱动水下滑翔器效率分析与运动性能研究

发布时间：2018-03-26 12:00

  本文选题：混合驱动　切入点：水下滑翔器　出处：《中国舰船研究院》2016年硕士论文

【摘要】：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。
[Abstract]:Hybrid drive underwater glider is a new type of underwater vehicle developed on the basis of underwater glider technology. It combines the advantages of underwater glider and AUV. Long duration and good concealment; can use dynamic propulsion mode when needed, with good rapid maneuverability and environmental adaptability. It overcomes the limitations of traditional underwater glider and detects in marine environment. In this paper, a comprehensive evaluation index of gliding efficiency of underwater glider based on transportation economy is established from the point of view of energy consumption. Firstly, the effect of gliding attitude of buoyant underwater glider on gliding efficiency is analyzed, and the optimal gliding attitude of underwater glider is obtained, and then the effect of propeller rotation mode on the gliding efficiency of hybrid drive underwater glider is analyzed. The results show that the rotation of propeller under the action of water will reduce the energy consumption of the glider and increase the range. The required hydrodynamic coefficients are obtained by CFD numerical method, in which the hydrodynamic coefficients of propeller are obtained by sliding grid technique. Based on the influence of propeller layout on hydrodynamic performance of glider, the hydrodynamic layout design method of hybrid drive underwater glider is established. A mathematical model of the maneuvering motion of a hybrid driven underwater glider considering the influence of marine environment is proposed. The vertical plane and horizontal motion of the hybrid driven underwater glider with the consideration of the variation of sea water density and the compression of the hull are calculated and studied. The results show that the hybrid driving underwater glider has good maneuverability.
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.941

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本文编号：1667814