【摘要】：波浪能滑翔器是一種用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源勘探、情報(bào)搜集等集軍事、民用功能于一體的新型無人水面航行器。在面對(duì)周期長(zhǎng)、范圍廣等高難度的探測(cè)任務(wù)時(shí),波浪能滑翔器能實(shí)現(xiàn)不依賴傳統(tǒng)能源且不需維護(hù)的無人自主航行,具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。本文主要介紹了基于水動(dòng)力優(yōu)化的波浪能滑翔器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的自主設(shè)計(jì)。對(duì)于母船的設(shè)計(jì),首先,通過CAESES的參數(shù)化建模,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù),建立波浪能滑翔器水面母船的初始線型;再應(yīng)用Sobol優(yōu)化算法結(jié)合SHIPFLOW的疊模計(jì)算方法,以總阻力最小為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)母船的線型進(jìn)行多方案最優(yōu)化選取;然后通過STAR-CCM+對(duì)優(yōu)化的線型進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證。水翼的設(shè)計(jì)主要從水翼的翼型、翼間距、翼轉(zhuǎn)角等方面考慮,通過二維分析了水翼擺角、來流攻角對(duì)于水翼產(chǎn)生的推力大小的影響;又通過STAR-CCM+三維計(jì)算了實(shí)尺度下水翼在不同工況下的推力值,確定了使水動(dòng)力性能達(dá)到最優(yōu)的各項(xiàng)水翼參數(shù)。同時(shí),結(jié)合各種失穩(wěn)的情況,對(duì)水面母船的最佳重心位置、繩纜掛點(diǎn)位置進(jìn)行了分析,確保水面母船在復(fù)雜海況下具有一定的生存保障性。對(duì)于航向穩(wěn)定性的目標(biāo),也進(jìn)行了簡(jiǎn)化的計(jì)算。最后,將母船和水翼的水動(dòng)力性能作為輸入,應(yīng)用編寫的柔性繩纜式連接的多體運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)程序,對(duì)系統(tǒng)在不同海況下的運(yùn)動(dòng)做了聯(lián)合仿真。整體來看,母船和水翼的水動(dòng)力性能比較理想,模擬的航速也能達(dá)到應(yīng)用的要求。
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論究背景著陸上資源的消耗枯竭，海洋資源開發(fā)與保護(hù)的重要性愈加突出索過程中，形成了等多種海洋觀測(cè)方法，如遙感衛(wèi)星，，調(diào)查船，OV、AUV[1]，等等。然而它們面臨著能源補(bǔ)給、成本高等一系列條件上受到許多限制。波浪能滑翔器（如圖 1-1 所示）的出現(xiàn)給一個(gè)新思路。由于它獨(dú)特的構(gòu)造，能夠吸收海洋中波浪起伏的能進(jìn)的動(dòng)能[2,3]，因此其具有成本低廉、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)能力強(qiáng)等諸構(gòu)建海洋強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略下，對(duì)于海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè)尤為重要。為此，相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上開展自主創(chuàng)新式波浪能滑翔器設(shè)計(jì)。

Table 1-1 main parameters of SV-series wave gliderSV 系列 SV2 長(zhǎng)度/cm 210 寬度/cm 60 長(zhǎng)度/cm 191 高度/cm 40 展/cm 107 長(zhǎng)/m 6 /kn0.49(1 級(jí)海況)1.30(4 級(jí)海況)0.99(1.69(/kg 18 /kg 90 量/Wh 665 研究人員將波浪能滑翔器在 Flossie 颶風(fēng)期投放至風(fēng)中精確測(cè)得了颶風(fēng)的氣象數(shù)據(jù)[8]（見圖 1-2）。在隨后經(jīng)歷了約 17 次颶風(fēng)，在各種極端海況下均能夠生存
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U674.942

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 趙發(fā)明;高成君;夏瓊;;重疊網(wǎng)格在船舶CFD中的應(yīng)用研究[J];船舶力學(xué);2011年04期

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2 李小濤;波浪滑翔器動(dòng)力學(xué)建模及其仿真研究[D];中國(guó)艦船研究院;2014年

3 徐彬;海洋波浪的動(dòng)態(tài)可視化研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)海洋大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2606093