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水下滑翔机海底驻留流体动力及稳定性仿真

发布时间:2018-10-10 15:19
【摘要】:为了研究水下滑翔机的稳定驻留问题进行了数值仿真,包括定义滑翔机的2种失稳状态,即流体对驻留平台的作用力大于支架与海底的摩擦阻力时发生的滑移,以及流体对驻留平台的翻转力矩大于负浮力所能提供的最大约束力矩时发生的翻转,建立临界失稳的数学模型。考虑滑翔机与流场和海床的复合影响,运用Ansys CFX软件完成了数值仿真,仿真时研究了流场速度0~2m/s、浮心到海底距离0.15~0.5m以及不同攻角及方位角对驻留状态的影响,由此绘制了流体对驻留平台的作用力和力矩变化曲线。研究结果表明:浮心到海底距离小于0.3 m时壁面效应明显,有利于稳定驻留;滑翔机驻留攻角将极大影响驻留平台的稳定性;方位角在150°~155°时流体扰动最大。该结果可为滑翔机的设计定型和实际驻留研究提供参考。
[Abstract]:In order to study the stability of underwater glider, numerical simulation is carried out, including the definition of two unstable states of glider, that is, when the force of fluid acting on the staying platform is greater than the friction resistance between the support and the seabed. The mathematical model of critical instability is established when the turnover moment of the fluid to the resident platform is larger than the maximum constraint moment provided by the negative buoyancy. Considering the composite effect of glider, current field and seabed, the numerical simulation is completed by using Ansys CFX software. In the simulation, the influence of the velocity of current field 0 ~ 2 m / s, the distance from floating center to the bottom of the sea, and the different attack angles and azimuth angles on the dwell state are studied. The curves of the force and torque of the fluid acting on the resident platform are plotted. The results show that the wall effect is obvious when the distance from the floating center to the seabed is less than 0.3 m, which is beneficial to the stable residence, the angle of attack will greatly affect the stability of the staying platform, and the maximum fluid disturbance is obtained when the azimuth angle is 150 掳~ 155 掳. The results can be used as a reference for the study of glider design and actual residence.
【作者单位】: 西北工业大学航海学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51179159)
【分类号】:U674.941

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