波浪能滑翔器的水动力优化设计

发布时间：2020-03-29 14:21

【摘要】：波浪能滑翔器是一种用于海洋环境监测、资源勘探、情报搜集等集军事、民用功能于一体的新型无人水面航行器。在面对周期长、范围广等高难度的探测任务时,波浪能滑翔器能实现不依赖传统能源且不需维护的无人自主航行,具有独特优势。本文主要介绍了基于水动力优化的波浪能滑翔器关键结构部件的自主设计。对于母船的设计,首先,通过CAESES的参数化建模,根据经验选取关键的设计参数,建立波浪能滑翔器水面母船的初始线型;再应用Sobol优化算法结合SHIPFLOW的叠模计算方法,以总阻力最小为优化目标,对母船的线型进行多方案最优化选取;然后通过STAR-CCM+对优化的线型进行数值验证。水翼的设计主要从水翼的翼型、翼间距、翼转角等方面考虑,通过二维分析了水翼摆角、来流攻角对于水翼产生的推力大小的影响;又通过STAR-CCM+三维计算了实尺度下水翼在不同工况下的推力值,确定了使水动力性能达到最优的各项水翼参数。同时,结合各种失稳的情况,对水面母船的最佳重心位置、绳缆挂点位置进行了分析,确保水面母船在复杂海况下具有一定的生存保障性。对于航向稳定性的目标,也进行了简化的计算。最后,将母船和水翼的水动力性能作为输入,应用编写的柔性绳缆式连接的多体运动预报程序,对系统在不同海况下的运动做了联合仿真。整体来看,母船和水翼的水动力性能比较理想,模拟的航速也能达到应用的要求。
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文第一章 绪论究背景着陆上资源的消耗枯竭，海洋资源开发与保护的重要性愈加突出索过程中，形成了等多种海洋观测方法，如遥感卫星，，调查船，OV、AUV[1]，等等。然而它们面临着能源补给、成本高等一系列条件上受到许多限制。波浪能滑翔器（如图 1-1 所示）的出现给一个新思路。由于它独特的构造，能够吸收海洋中波浪起伏的能进的动能[2,3]，因此其具有成本低廉、应用范围广、适应能力强等诸构建海洋强国的战略下，对于海洋环境的监测尤为重要。为此，相关的设计经验，在此基础上开展自主创新式波浪能滑翔器设计。

Table 1-1 main parameters of SV-series wave gliderSV 系列 SV2 长度/cm 210 宽度/cm 60 长度/cm 191 高度/cm 40 展/cm 107 长/m 6 /kn0.49(1 级海况)1.30(4 级海况)0.99(1.69(/kg 18 /kg 90 量/Wh 665 研究人员将波浪能滑翔器在 Flossie 飓风期投放至风中精确测得了飓风的气象数据[8]（见图 1-2）。在随后经历了约 17 次飓风，在各种极端海况下均能够生存
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.942

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 赵发明;高成君;夏琼;;重叠网格在船舶CFD中的应用研究[J];船舶力学;2011年04期

相关博士学位论文 前1条

1 张萍;船型参数化设计[D];江南大学;2009年

相关硕士学位论文 前3条

1 丁乃蓬;波浪驱动滑翔器工作机理分析与水下滑翔体的结构设计[D];浙江大学;2015年

2 李小涛;波浪滑翔器动力学建模及其仿真研究[D];中国舰船研究院;2014年

3 徐彬;海洋波浪的动态可视化研究与实现[D];中国海洋大学;2006年

本文编号：2606093