波浪滑翔机设计与性能研究

发布时间：2020-08-25 00:46

【摘要】：波浪滑翔机作为一种新概念的海洋航行器,近年来受到各国学者的关注。波浪滑翔机在波浪中无需额外能量便可实现无限长距离和长时间的航行,可将波浪的起伏运动直接转化为向前的动力,因此,具有十分广阔的应用前景。本文根据波浪滑翔机的结构特点,自主设计并优化了波浪滑翔机的双体结构,并根据波浪滑翔机运动时水翼的摆动特点,利用STARCCM+软件的DFBI模块,模拟出滑翔机水翼在一个周期内主动升沉运动中的被动摆动过程,研究了限位角、波高、波浪频率等因素对NACA0012型水翼的推力系数的影响。仿真结果表明,被动旋转方法可以有效模拟水翼摆动过程,且平均推力系数在一定范围内随波高、波浪频率的增加而增大。基于波浪滑翔机单个水翼的运动仿真模型,建立了串列水翼的摆动模型,研究讨论了串列水翼的水动力性能,并将串列水翼中每个水翼与单个水翼的水动力性能进行比较,对水翼限位角的研究进行了更进一步的计算和优化,同时运用MATLAB中的SIMULINK模块建立了波浪滑翔机整体的运动模型,求解了波浪滑翔机各部分的运动规律,研究可为波浪滑翔机的设计以及在不同海况条件下的水动力性能评估提供一定参考。
【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】：P715
【图文】：

滑翔机,工作状态

图 1-1 水下滑翔机工作状态[6].1-1 The working condition of the Underwater Glid伟等[9]研究了水下滑翔机的外形特征，并分其他应用于水下滑翔机的先进技术。双等基于牛顿-欧拉方程对水下滑翔机的动流的影响之下，通过建立多体动力学模型[10]。作原理为利用剩余浮力进行驱动，通过自产生浮力和重力差，配合运动过程的俯仰因此可获得高效节能的推进方式。但与此是导航问题，由于在水下的长时间航行，，如果选用 GPS 导航装置，又只能在水。二是能源问题，水下滑翔机在调节自身此电池的容量也限制了它的能源和续航力较多不便，电磁波在海水中将有较大衰减干扰并不利于声波通讯[11] [12]。

舾装,滑翔机

图 1-2 水面母船舾装布置[13]Fig.1-2 The Wave Glider float equipment layout[13]滑翔机相较于水下滑翔机，有更多的海洋勘测优势，无需额外能源，具有续航力长，稳定性高，通讯方式机发展现状现状机是一款无需额外能源便可在海上进行长时间、长距机最初的原型起源于 2005 年，Roger Hine 和 Joseph 究鲸鱼在海中的生活状态以及相关声音信息等，因此航行的装置——波浪动力滑翔机。在 2007 年成立了后，波浪滑翔机的研制和使用逐渐走向了正规化和成，并作为多功能平台被确立应用于海洋监测等领域。翔机的运动情况。

滑翔机,波浪,运动情况,红色

图 1-3 波浪滑翔机运动情况[15]Fig.1-3 The motion of Wave Glider[15]机遭遇 Flossie 飓风，在 10 英尺高生存能力。“红色闪电”号波浪滑尺高的海浪及 50 节风速的海况，“红色闪电号”波浪滑翔机。图 1-4 红色闪电号”波浪滑翔机[13]

【参考文献】