本文關(guān)鍵詞：基于需求驅(qū)動的深水AUV系統(tǒng)外形設計

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【摘要】：水下自治航行器(Autonomous Underwater Vehicle),依靠自身攜帶的能源,搭載不同的任務傳感器在指定海域按預先設定的航線航行,來完成指定水域的測量與勘探任務。由于AUV自身攜帶的能源有限,因此其能源的使用效率顯得格外重要,將直接決定著AUV的工作時間與航程,合理設計AUV的外形降低AUV航行時受到的阻力將有效提高AUV的能源利用率。尤其,現(xiàn)代電池技術(shù)尚待突破,AUV的外形優(yōu)化設計,在較長時間內(nèi)仍將成為AUV研究的重點。文章以實驗室研制的深水AUV系統(tǒng)為研究對象,借助商業(yè)軟件ANSYS,基于阻力最小原則進行AUV外形設計,保證AUV航行時所受到的阻力最小,以最大限度的提高AUV系統(tǒng)的能源利用率。同時,為保證AUV所搭載的各種聲學傳感器的測量精度,本文從一個新的角度——AUV濕模態(tài)分析,研究了AUV采用設計的外形時對所搭載的聲學傳感器工作性能的影響。通過相關(guān)海試實驗驗證了所得結(jié)論的正確性。文章的主要研究成果如下:首先基于阻力最小原則,借助流體軟件對采用不同外形的AUV進行流體仿真計算,最終通過對比發(fā)現(xiàn),擁有Myring曲線外形的AUV所受到的阻力明顯小于其余外形,為最優(yōu)線性。在容積相等的情況下,為減小AUV受到的阻力,應盡量增大AUV的長徑比。然后對確定外形的AUV系統(tǒng)進行濕模態(tài)分析,研究AUV在工作過程中對各階頻率的響應情況,以此作為依據(jù)優(yōu)化AUV外形及結(jié)構(gòu),避免AUV振動影響各傳感器的正常工作。最后通過對相關(guān)實驗結(jié)果進行對比分析,驗證了仿真結(jié)果的正確性,同時也證明所設計的AUV滿足使用要求。
【關(guān)鍵詞】：水下自治航行器 外形優(yōu)化 濕模態(tài) ANSYS 仿真計算
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.941
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-11
• 字母注釋表11-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 引言12
• 1.2 水下機器人研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 水下機器人外形優(yōu)化及設計研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4 水下機器人濕模態(tài)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 本文研究意義19
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 深水AUV系統(tǒng)外形設計21-38
• 2.1 引言21
• 2.2 AUV阻力計算方法21-22
• 2.3 深水AUV系統(tǒng)外形優(yōu)化22-33
• 2.4 航行速度對AUV阻力的影響33-35
• 2.5 攻角對AUV所受阻力的影響35
• 2.6 尾翼對AUV所受阻力的影響35-37
• 2.7 本章小結(jié)37-38
• 第三章 深水AUV系統(tǒng)濕模態(tài)分析38-51
• 3.1 引言38
• 3.2 AUV濕模態(tài)的計算原理38-42
• 3.3 AUV濕模態(tài)計算42-46
• 3.4 濕模態(tài)計算在AUV設計中的應用46-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第四章 深水AUV系統(tǒng)實驗研究51-58
• 4.1 引言51
• 4.2 深水AUV系統(tǒng)渤海實驗51-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第五章 結(jié)論與展望58-60
• 5.1 結(jié)論58
• 5.2 工作展望58-60
• 參考文獻60-63
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明63-64
• 致謝64-65

【參考文獻】

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本文編號：1086329