计及侧向流影响的自治水下航行器6-DOF运动仿真
[Abstract]:Autonomous underwater vehicle (AUV:Autonomous Underwater Vehicle) is an intelligent platform to carry out exploration, detection, anti-torpedo and other tasks in complex marine environment. It can meet the needs of scientific research, military, commercial and so on. The rapid change of marine environment, the existence of ocean currents, density (temperature, salinity) leaps, waves and other phenomena, will have an important impact on the performance of underwater vehicles, and AUV work in the direct state of most of the tasks. Therefore, it is of great significance and value to analyze the motion performance of AUV under the interference of various lateral flows. On this basis, the motion performance of different structural characteristics of AUV under the interference of lateral flow is calculated. The final results can provide the basis for its structural design. In this paper, a six-degree-of-freedom (6-DOF) simulation method is proposed by using the dynamic grid technique of computational fluid dynamics (CFD). The specific results are as follows: the direct navigation performance of AUV without ocean current interference is studied. Its geometric model is established, tetrahedral mesh is created in ICEM, and finite element calculation is carried out in FLUENT. Based on the 6-DOF method, by loading the UDF (User Defined Function) function to give the quality property of the AUV, the stable direct motion of the AUV is successfully realized by setting the proper distance of the center of gravity. The motion performance and viscous flow characteristics of AUV under lateral flow interference are studied. Combined with RANS equation and standard? The turbulent model is used to solve the unsteady viscous flow field and posture variation of AUV under lateral flow disturbance. The motion performance of AUV in different lateral flow size and direction is simulated. The center of gravity trajectory, attitude angle, fluid moment, pressure cloud and velocity cloud of AUV are analyzed. The influence of different lateral flow on the motion performance of AUV is discussed. The motion performance and posture changes of AUV with different structural characteristics under lateral flow are studied in this paper. When the shape of the main body is determined, the structural characteristics of the AUV mainly include the configuration of the tail, the installation position of the tail, the size of the tail, and the distance distribution of different gravity buoyancy centers. The results show that the X 45-type tail can maintain good motion performance when it is disturbed by lateral flow, and the position of tail installation is L/L?=0.0736 (L? For the distance from the root of the tail wing to the end of the AUV shell (L is the full length of AUV), the AUV has relatively good motion performance, and when the tail wing is too small, it will cause the roll of AUV and the pitch motion is intense. The distribution of different gravity center distance has a great influence on the motion performance of AUV, which is an important factor in the initial design. The calculation results can provide theoretical reference and basis for AUV structure design and controller design.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U674.941
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,本文编号:2460940
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