水下拖曳线列阵动力学分析
发布时间：2023-10-12 02:30
水下拖曳系统在海洋资源勘探、反潜作战、反鱼雷及鱼雷实战指标考核等领域具有广泛地应用。水面舰艇搭载拖曳线列阵可极大提高母船水下探测能力,水下航行器(AUV,Autonomous Underwater Vehicles)搭载拖曳线列阵可作为鱼雷声诱饵或靶标使用。线列阵是水下拖曳系统的一个关键组成部分,其水动力特性直接影响整个拖曳系统的快速性、操纵性及稳定性,因此开展拖曳线列阵水动力特性研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文依托于“自航式水声对抗靶”项目,开展了线列阵水动力特性及其对拖曳载体AUV航行性能影响的研究。主要工作有:(1)深入分析了拖曳线列阵和载体AUV的力学特性,建立了拖曳线列阵的三维模型和拖曳载体AUV空间六自由度运动模型。建立了非均质线列阵及AUV运动模型的数值求解方法,其中数值离散采用有限差分法,控制方程求解采用牛顿迭代法及四阶Runge-Kutta法。基于MATLAB/SIMULINK软件,发展了一套适应拖曳线列阵和载体AUV动力学分析需求的仿真程序。典型算例验证表明:该方法是有效可靠的,能够有效分析拖曳线列阵和拖曳载体的水动力特性及姿态。(2)根据项目具体要求,提...
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外发展趋势
1.2.1 水下拖曳系统发展概述
1.2.2 水下拖曳系统国外发展动态
1.2.3 水下拖曳系统国内发展动态
1.3 课题研究的目标、内容与方法
1.3.1 课题研究的目标
1.3.2 课题研究的内容
1.3.3 课题研究的方法
1.4 论文的结构
第二章 水下拖曳线列阵动力学模型的建立
2.1 引言
2.2 拖曳线列阵坐标系的建立
2.2.1 坐标系的选取
2.2.2 惯性坐标系和局部坐标系的转换
2.2.3 坐标系单位矢量间的微分关系
2.3 拖曳线列阵动力平衡方程
2.3.1 拖曳线列阵在水中的重力
2.3.2 拖曳线列阵受到的流体惯性力
2.3.3 拖曳线列阵受到的流体阻力
2.3.4 拖曳线列阵张力
2.3.5 拖曳线列阵动力平衡方程
2.4 拖曳线列阵运动方程
2.5 拖曳线列阵控制方程及其矩阵形式
2.6 拖曳线列阵边界条件的确定
2.6.1 拖曳线列阵上端点边界条件
2.6.2 拖曳线列阵下端点边界条件
2.7 本章小结
第三章 拖曳载体AUV六自由度动力学模型的建立
3.1 引言
3.2 拖曳载体AUV坐标系的建立
3.2.1 坐标系的选取
3.2.2 惯性坐标系和运动坐标系的转换
3.3 拖曳载体AUV运动学方程
3.3.1 拖曳载体AUV浮心的运动学方程
3.3.2 拖曳载体AUV旋转的运动学方程
3.3.3 拖曳载体AUV的攻角和侧滑角
3.4 拖曳载体AUV动力学方程
3.4.1 刚体动量和动量矩的导数转换关系
3.4.2 拖曳载体AUV平移与旋转方程
3.5 拖曳载体AUV受力分析
3.5.1 静力
3.5.2 流体惯性力
3.5.3 流体黏性力
3.5.4 螺旋桨推力
3.6 拖曳载体AUV空间六自由度运动方程
3.7 本章小结
第四章 数值求解方法
4.1 引言
4.2 求解线列阵常用数值方法比较
4.3 拖曳线列阵控制方程的数值离散及求解
4.3.1 有限差分法
4.3.2 牛顿迭代法
4.4 拖曳载体AUV六自由度方程的数值求解
4.5 本章小结
第五章 水下拖曳系统运动仿真计算
5.1 引言
5.2 水下拖曳线列阵运动仿真
5.2.1 采用典型算例验证
5.2.2 采用实际线列阵参数仿真
5.3 拖曳载体的运动仿真
5.3.1 仿真参数的设定
5.3.2 直航运动仿真
5.3.3 旋回运动仿真
5.4 本章小结
第六章 水下拖曳线列阵阻力特性试验
6.1 引言
6.2 实验对象
6.3 水下拖曳线列阵阻力试验
6.3.1 试验设备
6.3.2 实验方案
6.4 试验结果与分析
6.4.1 水平直拖试验
6.4.2 水平旋回试验
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
学术论文和科研成果目录
本文编号：3853271
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外发展趋势
1.2.1 水下拖曳系统发展概述
1.2.2 水下拖曳系统国外发展动态
1.2.3 水下拖曳系统国内发展动态
1.3 课题研究的目标、内容与方法
1.3.1 课题研究的目标
1.3.2 课题研究的内容
1.3.3 课题研究的方法
1.4 论文的结构
第二章 水下拖曳线列阵动力学模型的建立
2.1 引言
2.2 拖曳线列阵坐标系的建立
2.2.1 坐标系的选取
2.2.2 惯性坐标系和局部坐标系的转换
2.2.3 坐标系单位矢量间的微分关系
2.3 拖曳线列阵动力平衡方程
2.3.1 拖曳线列阵在水中的重力
2.3.2 拖曳线列阵受到的流体惯性力
2.3.3 拖曳线列阵受到的流体阻力
2.3.4 拖曳线列阵张力
2.3.5 拖曳线列阵动力平衡方程
2.4 拖曳线列阵运动方程
2.5 拖曳线列阵控制方程及其矩阵形式
2.6 拖曳线列阵边界条件的确定
2.6.1 拖曳线列阵上端点边界条件
2.6.2 拖曳线列阵下端点边界条件
2.7 本章小结
第三章 拖曳载体AUV六自由度动力学模型的建立
3.1 引言
3.2 拖曳载体AUV坐标系的建立
3.2.1 坐标系的选取
3.2.2 惯性坐标系和运动坐标系的转换
3.3 拖曳载体AUV运动学方程
3.3.1 拖曳载体AUV浮心的运动学方程
3.3.2 拖曳载体AUV旋转的运动学方程
3.3.3 拖曳载体AUV的攻角和侧滑角
3.4 拖曳载体AUV动力学方程
3.4.1 刚体动量和动量矩的导数转换关系
3.4.2 拖曳载体AUV平移与旋转方程
3.5 拖曳载体AUV受力分析
3.5.1 静力
3.5.2 流体惯性力
3.5.3 流体黏性力
3.5.4 螺旋桨推力
3.6 拖曳载体AUV空间六自由度运动方程
3.7 本章小结
第四章 数值求解方法
4.1 引言
4.2 求解线列阵常用数值方法比较
4.3 拖曳线列阵控制方程的数值离散及求解
4.3.1 有限差分法
4.3.2 牛顿迭代法
4.4 拖曳载体AUV六自由度方程的数值求解
4.5 本章小结
第五章 水下拖曳系统运动仿真计算
5.1 引言
5.2 水下拖曳线列阵运动仿真
5.2.1 采用典型算例验证
5.2.2 采用实际线列阵参数仿真
5.3 拖曳载体的运动仿真
5.3.1 仿真参数的设定
5.3.2 直航运动仿真
5.3.3 旋回运动仿真
5.4 本章小结
第六章 水下拖曳线列阵阻力特性试验
6.1 引言
6.2 实验对象
6.3 水下拖曳线列阵阻力试验
6.3.1 试验设备
6.3.2 实验方案
6.4 试验结果与分析
6.4.1 水平直拖试验
6.4.2 水平旋回试验
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
学术论文和科研成果目录
本文编号：3853271
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3853271.html
