基于数值运动仿真的水下滑翔机浮力调节设计及试验研究

发布时间：2021-06-30 19:01

　　为了提高水下滑翔机航行性能预报精度,达到对浮力调节量进行优化设计的目的,本文综合考虑海水密度变化、耐压舱与气囊弹性压缩变形等因素,建立了相对完善的水下滑翔机垂直面运动数学模型,结合CFD及ANSYS有限元计算,对水下滑翔机垂直面运动进行了计算仿真,针对研制的水下滑翔机进行了浮力调节能力优化设计,并将运动仿真结果与试验结果进行对比,验证了通过运动仿真方法开展水下滑翔机浮力调节量优化设计的有效性,为改进水下滑翔机浮力驱动系统设计及航行性能预报提供参考。 

【文章来源】：船舶力学. 2020,24(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

2±0.7L剩余浮力水下滑翔机湖试深度曲线

该水下滑翔机选用±0.6L浮力调节量，平均滑翔纵倾角为23.082°时，实际滑翔速度为0.609kn，选用±0.7L剩余浮力时，湖试平均滑翔纵倾角为29.860°时，实际滑翔速度为0.745 kn，较±0.6L时滑翔速度增加18.2%，且均满足滑翔航速0.5～1 kn的技术指标。浮力调节量±0.6L时实际滑翔速度比理论滑翔速度偏小约4.76%，浮力调节量±0.7L时实际滑翔速度比理论滑翔速度偏小约4.16%，一方面原因是利用CFD计算水动力导数时存在一定误差，另一方面是在湖试过程中为了水下滑翔机的布放回收方便，其首尾两端均布置了吊钩，同时为了保证测量精确性，艏部传感器探头外置搭载等，这些附体增加了水下滑翔机的阻力，在CFD计算建模时未考虑上述因素，从而导致滑翔速度比理论预测的偏小。图1 4 水下滑翔机海上试验

4 水下滑翔机海上试验

【参考文献】：
期刊论文
[1]Dynamic Modeling and Motion Simulation for A Winged Hybrid-Driven Underwater Glider[J]. 王树新,孙秀军,王延辉,武建国,王晓鸣.  China Ocean Engineering. 2011(01)
[2]水下滑翔机浮力调节系统设计及动态性能研究[J]. 赵伟,杨灿军,陈鹰.  浙江大学学报(工学版). 2009(10)
[3]深水滑翔机器人耐压壳体结构优化设计[J]. 李延富,俞建成,封锡盛.  海洋工程. 2008(04)
[4]水下滑翔机水动力性能分析及滑翔姿态优化研究[J]. 马冬梅,马峥,张华,姚惠之.  水动力学研究与进展A辑. 2007(06)



本文编号：3258307