波浪滑翔机的水动力分析_胡合文.caj

【摘要】 为了解海洋环境变化,人们在海洋中建立了如锚泊浮标、潜标等固定式海洋观测设施,测量波高、海流、水温、潮位、风速、气压等水文气象要素。这些设施可以解决某一特定海域的定点观测,但无法完成移动观测,如台风,季风区域的跟踪、海洋生物的迁徙跟踪、非已方控制敏感海域的水文调查等。作为一种新概念的海洋航行器,波浪滑翔机的出现为这些问题提供了一个新的解决方案。由于其依靠波浪上下运动驱动翼板获得前向推进力,具有效率高、续航力大的特点,这使得波浪滑翔机在海洋观测领域具有十分广阔的前景。本文以波浪滑翔机为研究对象。从运动机理、运动规律、水动力性能等方面对波浪滑翔机做了比较全面的研究。首先,本文基于RANS方程湍流模型、选用SST k-ω模型、采用动网格的方法,利用经过二次开发的CFD软件FLUENT对二维串列水翼展开了串列水翼的水动力性能分析。对比了常用的NACA0012翼型和不同厚度薄板翼型之间的推力性能,对水翼进行了选型;然后从水翼的布置方面出发,重点研究了水翼的数量、水翼间距、最大转动角对串列水翼性能的影响;并重分析了二维6串列水翼的转动规律和不同工况下的平均推力系数。其次,对波浪滑翔机运动过程和受力情况进行详细分析,并在此基础之上探索出一种使用AQWA和FLUENT软件相结合的计算方法,对波浪滑翔机在各种工况下的推力性能进行了定量化的评估,为以后的水池实验提供了相应的理论数据参照。最后,在前期理论计算和其他方面研究成果的基础上,顺利完成了实验样机的制作和样机水池试验。通过实验验证了基于纯波浪能推进型载体的可行性,掌握不同波浪条件下波浪滑翔机的推进性能,为深化样机研究奠定基础。 

【Abstract】 To understand the change of marine environment,people established stationary marine observation facilities in marine,such as submersible buoy,moored buoy,as the measurement of wave height,water temperature,currents,and other meteorological and hydrological factors.These facilities could only work in a fixed point,but unable to complete the mobile observation,like typhoon and monsoon region tracking,marine biological migration tracking.As a new concept of marine aircraft,wave glider provides a ne... 

【关键词】 波浪滑翔机； 串列水翼； 水动力； 动网格； 波浪响应；