水下潜器系统中导管螺旋桨推力特性的研究

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1、4^SouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文水下潜器系统中导管螺旋桨推力特性的研究作者姓名张城玮学科专业流体力学指导教师吴家鸣教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年6月AresearchonthrustcharacteristicsofductedpropellerinunderwatervehiclesystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangChengweiSupervisor：Prof.

2、WuJiamingSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TB126学校代号：10561学号：201220105340华南理工大学硕士学位论文水下潜器系统中导管螺旋桨推力特性研究作者姓名：张城玮指导教师姓名、职称：吴家鸣教授申请学位级别：硕士学科专业名称：流体力学研究方向：工程流体力学理论与应用论文提交日期：2015年6月2日论文答辩日期：2015年6月6日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：黄培彦教授委员：姚小虎教授韩强教授

3、黄国如教授贺玲凤教授华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研允所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担6日期:年日学位ii文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印

4、件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）•，学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在_____年解密后适用本授权书《>w保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；冋意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）日期：64曰期••摘要水下潜器系统是一种

5、可在水下移动、具有视觉和感知系统，通过水上遥控或潜器自主操作的方式，来操作机械手或者其他工具代替或辅助人去完成水下观察、摄像、打捞和施工等作业任务的装置。水下潜器要保证完成好复杂的作业和持续稳定的航行，必须拥有稳定的操控动力并且受到准确的控制，而确保这些因素最基本的一个装置就是水下潜器系统中的螺旋桨。因此很显然，对于以导管螺旋桨为主要推进和控制装置的水下潜器系统来说，水下潜器系统中螺旋桨的推力特性研究就成为决定其能否完成预定任务的一项关键性技术，正确地研究分析水下潜器系统在执行各项作业任务时不同运动状态过程中导管螺旋桨

6、的推力特性将有助于我们更清楚的掌握水下潜器系统控制的性能和关键，为之后的水下潜器系统中导管螺旋桨的设计和水下潜器的控制提供一种优良的指导。在目前的对导管螺旋桨动力分析研究中，主要都是利用MRF模型或者滑移网格技术分析在单一方向的定常运动下导管螺旋桨旋转产生的推力，得到导管螺旋桨的敞水性特征曲线，或者通过改变来流方向，进行不同攻角工况下导管螺旋桨定常水动力研究分析。然而，这些方法都忽略了真实的水下潜器系统在非定常运动中存在的惯性力，未考虑水下潜器作非定常运动时产生的流场对导管螺旋桨推力特性的影响。本文将水下潜器组合体与所

7、研究的导管螺旋桨组合成为一个整体，考虑它们之间的影响，研究其在水下航行作业时水下潜器组合体各部分在非定常运动条件下的流场对导管螺旋桨推力特性的影响。在进行数值模拟计算的时候，利用多重滑移网格技术，同时实现对水下潜器系统作非定常运动和导管螺旋桨各自的转动，并将这样一个组合整体结合到水下潜器系统具体的运转环境来进行计算，得到一种符合工程实际的结果。最后，根据得到的导管螺旋桨的推力特性与相应的导管内流场的分布进行研究分析，探讨转艏摆动状态下的导管螺旋桨的推力特性与导管内螺旋桨盘面流场分布的关联性。本文根据所提出的方法为手段，

8、通过数值模拟，确定了水下潜器系统中影响导管螺旋桨推力特性的主要因素。这些因素的确定将为水下潜器系统中作为其轨迹与姿态控制机构的导管螺旋桨设计提供一种有意义的设计指导。关键词：水下潜器系统；导管螺旋桨；推力特性；非定常运动；多重滑移网格IAbstractUnderwaterVehicle(UnderwaterVehicle,call