浅海域系泊剖面浮标及其外形优化设计

发布时间：2021-02-15 21:31

　　针对浅海域海洋环境进行长期、实时、立体、连续观测和定点作业的需求,提出并设计了一种系泊剖面检测浮标。浮标采用模块化结构,且各模块链接接口采用标准化、通用化设计,搭载传感器灵活,易维修升级。为提高壳体外形水动力性能和运动控制精度,首先,采用流体动力学软件FLUENT对比分析了4种外形方案,并确定了浮标艏艉部均为双参数椭圆线形;然后,建立了壳体外形物理线型表达式和阻力模型;最后,通过基于惩罚函数的遗传算法优化了壳体线型参数。河中样机试验结果表明所设计的系泊剖面浮标的外形具有较小的水阻力。 

【文章来源】：机械设计与研究. 2020,36(05)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

基于模块化结构的锚系剖面浮标模块布局图

回转体线型方案4:艏部和艉部线型均采用圆锥曲线设计,长径比有所改变,如图2(d)所示,该方案使艏艉部内部容积减少了,加工难度大,成本高,装配难度提高。2.2 壳体外形阻力计算

剖面浮标工作时多为下潜和上浮运动,且运动速度较低,粘性阻力占总阻力的比重随速度的减小而增大,这使得本浮标的水动力性能和操纵性主要体现在水阻力计算与分析方面,本文采用水动力软件Fluent分别对上述4种方案进行了上浮和下潜运动的水阻力计算[10]。假设这4种方案模型都在攻角为0°的相同运动状态下进行运动,4种方案壳体下潜和上浮时总阻力计算结果分别如图3所示。由图3(a)可见,在上浮运动中方案4的主体外形总阻力最大,方案3主体外形的总阻力最小;由图3(b)可见,方案1和方案2下潜总阻力曲线基本重合,方案4在下潜运动中的总阻力也是最大,方案3总阻力最小。综合考虑内部有效安装空间及特点和下潜、上浮运动总阻力等因素,本文选择了方案3为剖面浮标的壳体外形方案即椭圆艏艉外形。

【参考文献】：
期刊论文
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[4]于ANSYS对混合驱动水下滑翔器耐压壳体设计及分析[J]. 石树林,赵丽娟.  机械设计与研究. 2017(01)
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[8]低噪声回转体头部线型设计[J]. 李福新,张宇文,段培贤.  声学学报. 2002(03)
[9]海洋监测技术的国内外现状及发展趋势[J]. 朱光文.  气象水文海洋仪器. 1997(02)

硕士论文
[1]水下航行器主体外形低阻低噪综合优化设计[D]. 秦丽萍.西北工业大学 2004



本文编号：3035570