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1、第39卷第3期艦船科學(xué)技術(shù)Vol.39,No.32017年3月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYMar.,2017水下滑翔機外形設(shè)計與水動力計算楊磊，曹軍軍，姚寶恒，連璉(上海交通大學(xué)船舶與海洋工程國家重點實驗室，上海200240)摘要:水下滑翔機是一種不依靠外部推進裝置的水下自主航行器，它通過改變凈浮力和浮心位置進行運動，因此要求其具有優(yōu)良的水動力性能。本文介紹實驗室所研制的水下滑翔機的外形設(shè)計，對水下滑翔機斜航運動與定?；剞D(zhuǎn)運動水動力進行數(shù)值計算，并實施拖曳試驗，其計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。同時，在湖泊試
2、驗中水下滑翔機相繼完成了多組鋸齒運動和螺旋下潛運動，進一步驗證水動力計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，滿足工程應(yīng)用的要求，其結(jié)果對水下滑翔機的設(shè)計具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。關(guān)鍵詞：水下滑翔機；水動力系數(shù)；拖曳試驗中圖分類號：U661.33；P715.5文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672–7619(2017)03–0107–06doi：10.3404/j.issn.1672–7619.2017.03.022Configurationandhydrodynamicperformancecalculationofanunderwaterglider
3、YANGLei,CAOJun-jun,YAOBao-heng,LIANLian(NavalArchitectureandOceanEngineeringNationalLaboratory,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Underwaterglidersareaclassofautonomousunderwatervehicleswhichdon'tuseexternalactivepropul-sionsystems.Bychangingi
4、tsnetbuoyancyandthecenterofbuoyancy,itcanglideinsawtoothmotionandspiralingmotion.Therefore,agoodhydrodynamicperformanceisextremelyimportanttodesignaglider.Theconfigurationofanunderwatergliderdesignedbyourlaboratorywasdescribedinthispaper.Thehydrodynamicsoftheglider
5、inlinearandturningmotionwerecalculatedbyCFDsoftware.Thecalculatedresultsareingoodagreementwiththetowingexperimentalresults.Fur-thermore,theglidercompletedaseriesofsawtoothmotionsandspiralingmotionsinthelakeexperiment.Itindicatesthatthehydrodynamicresultsareaccuracy
6、andsatisfytheengineeringrequirement.Theresultsprovideguidanceandreferenceforthedesignofanunderwaterglider.Keywords:underwaterglider；hydrodynamiccoefficient；towingexperiment0引言對滑翔機的外形設(shè)計與水動力性能進行了一系列的研究，但主要以Spray[4]，Slocum[5]和Seaglider[6]三種典型海洋資源和海洋空間的開發(fā)利用在我國的可持續(xù)滑翔機為設(shè)
7、計參考，在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化與改進，以發(fā)展中顯得越來越重要，近年來，水下運載器在海洋滿足工程應(yīng)用，并獲得更佳的水動力性能。環(huán)境研究、資源勘探等方面顯示出巨大的應(yīng)用價值[1]。水下滑翔機大多數(shù)時間是在深水中工作，因此大水下滑翔機是一種不依靠外部推進裝置的水下自主航多數(shù)情況下不考慮自由液面、波浪對其運動的影響。行器，它通過浮力調(diào)節(jié)機構(gòu)改變自身的凈浮力和姿態(tài)水下滑翔機在水中運動時，所受到的水動力可以分為調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)整內(nèi)部重心位置，從而實現(xiàn)了滑翔機在垂粘性水動力和慣性水動力兩類，其中對水下滑翔機粘直面的鋸齒運動和螺旋下潛運動[2]。因此
8、，優(yōu)良的水性水動力系數(shù)的計算與分析是本文的重點。粘性水動動力性能對水下滑翔機操縱與運動至關(guān)重要。力系數(shù)主要有4種來源[7]，分別是根據(jù)母型估算；約束水下滑翔機由機體、機翼及附體3個部分組成[3]。模型試驗；CFD數(shù)值計算；實航數(shù)據(jù)的系統(tǒng)辨識。其隨著國家對海洋領(lǐng)域投入大量資金與精力，國內(nèi)學(xué)者
