水下机器人水动力仿真分析与试验研究

发布时间：2022-10-29 10:50

　　水下机器人是水下观测、作业的重要工具,建立水下机器人水动力学模型是水下机器人设计与运动控制的基础。传统水动力测量系统主要测量水下机器人在水下大范围直航、斜航、回转运动时所受到的水动力,没有专门测量水下机器人在定点、低速的工作状态下受到水动力的试验系统。为了得到水下机器人在工作状态下的水动力学模型,测量水动力系数,在大连海事大学多功能水池设计并搭建了一套测量水下机器人低速直线运动和定点回转运动水动力的拘束模型水动力试验系统。建立水下机器人水动力学模型,分为惯性水动力模型和粘性水动力模型,明确需要测量的水动力系数。为了得到水下直线和回转运动中的水动力系数,仿真分析水下机器人水动力。在传统螺旋桨推进水下机器人的基础上设计了喷水矢量推进的水下机器人模型。在ICEM中建立水下机器人模型,确定计算域和边界层,进行网格无关性试验,进行壁面影响仿真,确定合适的壁面距离。利用Fluent仿真得到了水下机器人在直线运动和回转运动下的水动力,拟合仿真曲线后得到水下机器人仿真水动力系数。根据仿真结果确定水下机器人运动所受最大水动力和合适的壁面距离,以此为基础,设计了水下机器人水动力试验系统。系统分为拖曳试验系... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明表
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水下机器人CFD仿真
        1.2.2 拘束模型实验
    1.3 论文的主要工作
2 水下机器人水动力学建模与仿真
    2.1 水下机器人水动力学模型
        2.1.1 水下机器人拘束模型设计与制作
        2.1.2 水下机器人水动力学模型
    2.2 水下机器人水动力学仿真
        2.2.1 水下机器人直线运动水动力学仿真
        2.2.2 水下机器人回转运动水动力学仿真
    2.3 本章小结
3 水下机器人拖曳直线运动水动力特性试验研究
    3.1 试验系统的设计与搭建
        3.1.1 工作原理
        3.1.2 结构设计
        3.1.3 试验系统搭建
    3.2 水动力试验分析
        3.2.1 匀速直线运动
        3.2.2 匀加速直线运动
    3.3 本章小结
4 水下机器人拘束回转运动水动力特性试验研究
    4.1 试验系统的设计与搭建
        4.1.1 工作原理
        4.1.2 结构设计
        4.1.3 试验系统搭建
    4.2 水动力试验分析
        4.2.1 匀角速度回转运动
        4.2.2 匀加角速度回转运动
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋强国视野下的“海上丝绸之路”海洋新能源评估[J]. 郑崇伟,李崇银.  哈尔滨工程大学学报. 2020(02)
[2]习近平构建“海洋命运共同体”的重大意义与实现路径[J]. 陈娜,陈明富.  西南民族大学学报(人文社科版). 2020(01)
[3]海洋开发装备技术发展现状与未来趋势研判[J]. 曾晓光,金伟晨,赵羿羽,郎舒妍.  舰船科学技术. 2019(17)
[4]水下滑翔蛇形机器人滑翔状态水动力参数计算及外形优化[J]. 赵凯凯,李斌,张国伟,常健.  高技术通讯. 2019(08)
[5]浅谈海洋工程装备产业现状与发展对策探讨[J]. 车丽媛.  船舶物资与市场. 2019(05)
[6]水下航行器水动力系数计算方法[J]. 高婷,庞永杰,王亚兴,陈庆龙.  哈尔滨工程大学学报. 2019(01)
[7]水下潜器航行水动力导数CFD计算[J]. 漆小舟,缪爱琴,万德成.  水动力学研究与进展（A辑）. 2018(03)
[8]高速拖曳水池轨道建设工程若干问题探讨[J]. 魏方以,徐昊,蒋志鹏,贡建国.  装备制造技术. 2018(03)
[9]矢量喷水推进式水下机器人的建模仿真与验证[J]. 罗庆生,刘星栋,弓瑞,彭鲲宇,孙尧,张浩.  应用科技. 2017(02)
[10]基于CFD和直接计算技术的航行器阻力系数算法研究[J]. 王玉婷,向先波,王瑟.  中国科技论文. 2016(19)

博士论文
[1]面向核电水池作业的水下机器人及其动力学特性研究[D]. 李战东.哈尔滨工业大学 2018
[2]深海作业型ROV水动力试验及运动控制技术研究[D]. 范士波.上海交通大学 2013

硕士论文
[1]作业型AUV总体设计与水动力性能分析[D]. 许锦宇.哈尔滨工程大学 2017



本文编号：3697550