本文關(guān)鍵詞：近水面航行的欠驅(qū)動水下航行器水動力性能研究

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【摘要】：在不斷尋求新資源的過程中,海洋資源日益受到人們的重視。在探尋豐富的海洋資源的過程中,水下航行器是一種重要的輔助探測工具,尤其是外形規(guī)整、結(jié)構(gòu)簡單的魚雷形欠驅(qū)動水下航行器,在海洋資源搜索中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。良好的水動力性能是水下航行器能準確探尋到水下資源的關(guān)鍵,然而目前大多數(shù)研究是針對于水下航行器深水航行時的水動力性能,對于近水面航行的水動力性能研究較少。水下航行器近水面航行時容易受到自由液面的影響,因此其水動力性能不同于深水航行狀態(tài),研究近水面的水動力性能具有較高的理論價值和工程意義。近年來,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展、網(wǎng)格技術(shù)的優(yōu)化和求解器精度的提升,越來越多的人基于CFD理論開展數(shù)值模擬計算來研究水下航行器的水動力性能。本文基于CFD理論,運用Fluent軟件對欠驅(qū)動水下航行器近水面航行進行數(shù)值模擬,計算其水動力系數(shù),分析其水動力性能。首先,分析欠驅(qū)動水下航行器在不同潛深,不同航速下直航時的水動力性能,然后分析水下航行器在不同攻角或漂角下斜航時的水動力性能,計算每種工況下受到的阻力和力矩,給出阻力和力矩隨潛深和航速變化的曲線,通過分析其具體數(shù)值給出阻力和力矩變化幅度,觀察速度云圖和壓力云圖,分析其變化原因。其次,對欠驅(qū)動水下航行器在近水面的升沉、俯仰、橫蕩、艏搖運動進行數(shù)值模擬,分別計算其在不同頻率下的阻力和力矩值,通過相關(guān)軟件進行曲線擬合,無因次化后得到水動力系數(shù),最后分析得到水動力系數(shù)隨頻率變化的規(guī)律。最后,研究線型對欠驅(qū)動水下航行器阻力性能的影響。對比碟形、魚雷形、流線形、橢球體形的水下航行器在同等條件下直航時的阻力數(shù)據(jù),分析得出使欠驅(qū)動水下航行器阻力性能更優(yōu)的線型。
【關(guān)鍵詞】：欠驅(qū)動水下航行器 近水面航行 阻力性能 水動力系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.941
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題的研究目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-13
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 CFD數(shù)值模擬計算理論及方法14-23
• 2.1 控制方程14-16
• 2.2 湍流模型16-18
• 2.3 離散方法及離散格式18-20
• 2.4 SIMPLE算法20-21
• 2.5 自由液面處理方法21
• 2.6 本章小結(jié)21-23
• 第3章 欠驅(qū)動水下航行器近水面直航、斜航運動數(shù)值模擬計算23-43
• 3.1 引言23
• 3.2 計算模型及網(wǎng)格劃分23-26
• 3.3 直航運動數(shù)值模擬計算26-35
• 3.3.1 不同潛深下的阻力計算27-30
• 3.3.2 阻力增加幅度和增加原因30-33
• 3.3.3 自由液面模擬33
• 3.3.4 垂向力計算33-34
• 3.3.5 縱傾力矩計算34-35
• 3.4 斜航運動數(shù)值模擬計算35-42
• 3.4.1 計算模型及網(wǎng)格劃分35-36
• 3.4.2 水平面運動數(shù)值模擬計算36-38
• 3.4.3 垂直面運動數(shù)值模擬計算38-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 欠驅(qū)動水下航行器水動力系數(shù)數(shù)值模擬計算43-73
• 4.1 引言43
• 4.2 水下航行器六自由度運動規(guī)律43-47
• 4.3 計算模型及網(wǎng)格劃分47-48
• 4.4 數(shù)值模擬計算及分析48-71
• 4.4.1 純橫蕩運動51-56
• 4.4.2 純升沉運動56-61
• 4.4.3 純艏搖運動61-66
• 4.4.4 純俯仰運動66-71
• 4.5 本章小結(jié)71-73
• 第5章 線型對水下航行器水動力性能的影響73-81
• 5.1 引言73
• 5.2 不同線型的欠驅(qū)動水下航行器73-79
• 5.2.1 三維模型設(shè)計方案73-74
• 5.2.2 計算模型及網(wǎng)格劃分74-75
• 5.2.3 流場的描述75-78
• 5.2.4 數(shù)值模擬計算及結(jié)果分析78-79
• 5.3 本章小結(jié)79-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-85
• 致謝85

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本文編號：1066079