自治水下航行器运动稳定性研究

摘要

自治水下航行器(AUV:Autonomous Underwater Vehicle)既可用于海洋环境参数监测等科研、民用活动,也可以从事水下目标搜索、侦查、反潜以及武器运载、布放等军事活动。不论何种用途的AUV,都必须通过自身携带的各种导航与探测传感器完成相关工作。因此,AUV具有良好的运动稳定性不仅能保证各传感器的导航与探测精度,而且对于提高AUV的安全性与续航能力具有极其重要的作用与意义。本文利用计算流体动力学(CFD:Computational Fluid Dynamics)技术提出了一种混合式网格划分方法进行AUV运动稳定性研究,对以后AUV初期设计的合理性研究具有一定的指导意义。具体研究成果如下:
　　(1)基于CFD动网格技术,采用三棱柱和四面体混合网格进行计算域网格划分,通过模拟AUV定常拖曳水池试验及非定常纯俯仰运动,获得了AUV运动稳定性分析所需的各角度及角速度水动力系数,并基于文献中REMUS AUV模型进行水动力系数计算验证了所采用CFD方法的可行性与准确性。
　　(2)通过对不同尾翼形式的AUV仿真模拟,将所求得各水动力系数代入运动稳定性判定指标表达式,总结分析了尾翼形式对AUV运动稳定性的影响。
　　(3)通过对不同横向截面形状的AUV仿真模拟,在相同体积、长度及浮心位置约束条件下,研究截面形状对AUV运动稳定性的影响。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2自治水下航行器（AUV）的发展现状

1.3 AUV运动稳定性的研究现状

1.4课题背景及意义

1.5本文主要研究内容

第二章 AUV运动稳定性判定指标

2.1引言

2.2运动稳定性的定义

2.3 AUV运动稳定性指标

2.4 运动稳定性指标求解

2.5运动稳定性判定指标的统一表达式

2.6本章小结

第三章 基于CFD方法的AUV水动力系数计算

3.1引言

3.2水动力系数计算方法

3.3 AUV水动力系数计算的CFD模型

3.4 CFD水动力计算方法的验证

3.5本章小结

第四章 尾翼对AUV运动稳定性的影响

4.1引言

4.2尾翼布局形式设计

4.3不同尾翼形式AUV运动稳定性指标计算

4.4运动稳定性指标分析

4.5本章小结

第五章 外形对AUV运动稳定性的影响

5.1引言

5.2 AUV主体外形设计原理

5.3 主体截面形状对AUV运动稳定性的影响

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

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