50kg級水下自航行器整體水動力學性能優(yōu)化設計.pdf

1、50kg級水下自航行器(小型AUV),因具有航速快、機動性強、造價低的特點,在軍事和海洋資源開發(fā)等領域越來越受到人們的重視。水下自航行器的動力來源于自身攜帶的能源,因此提高能源利用率成為衡量AUV性能的一個重要指標。研究表明,減小航行阻力是提高AUV能源利用率的一個重要手段。為此開展AUV外形優(yōu)化,降低其航行阻力成為AUV研究的一個十分重要的課題。本文以設計一款低阻水下自航行器為研究目標,探索在保證一定排水量的前提下,減少AUV水阻力的

2、有效方法。圍繞這一目標,本文開展了以下幾方面的研究:
　　(1)根據(jù)課題提供的基礎數(shù)據(jù),在保證一定排水量的前提下,完成了水下自航行器原型機的低阻力外形設計,其主要包括主體的流線型回轉體的剖面線型的選取、主體的水動力特性分析與設計,附體尾舵的翼型選取與設計,以及原型機的水動力性能分析。
　　(2)在原型機外形的基礎上,基于多學科設計優(yōu)化軟件 Isight?,采用多目標遺傳優(yōu)化設計方法,對原型機外形進行了多目標優(yōu)化設計,其主要內(nèi)

3、容包括 AUV模型的參數(shù)化設計、水動力計算的前后處理一體化與自動化、優(yōu)化算法對計算結果的分析與處理,優(yōu)化后外形與原型機的水動力性能分析對比。在保證一定排水量的前提下,獲得了水下自航行器的最佳水動力外形,為以后的設計工作提供了依據(jù)。
　　(3)在優(yōu)化的水下自航行器外形基礎上,按照模塊化設計方法,完成了AUV系統(tǒng)結構的設計與加工,其主要內(nèi)容包括耐壓殼體的設計、艙體間的連接與密封、方向調(diào)節(jié)裝置的設計、推進系統(tǒng)中螺旋槳的設計和主推電機的確