波浪动力滑翔机双体结构工作机理与动力学行为研究

【摘要】波浪动力滑翔机是由水面母船和水下牵引机通过绳缆连接而成的一种新型移动观测平台，它能将波浪起伏运动直接转换为前向推进运动，能够完成长时序、大航程的海洋环境观测任务且无需提供额外的动力。水下牵引机的NACA型水翼随着波浪的起伏运动而摆动，其受到的海水的作用力分解为水阻力和前向推力，该前向推力为波浪动力滑翔机提供了前向运行的驱动力。本文分析了波浪动力滑翔机双体结构的工作机理，提出了水面母船和水下牵引机的设计要求；利用FLUENT软件对水下牵引机的关键结构参数进行了水动力学仿真分析；运用Kane方程建立了波浪动力滑翔机的动力学模型；利用MATLAB软件对波浪动力滑翔机系统进行了运动仿真分析。本文主要研究成果为：1、分析了波浪动力滑翔机双体结构的工作机理以及水面母船、水下牵引机的结构组成，通过海试验证了波浪动力滑翔机双体机构的可行性；2、利用FLUENT软件仿真分析了水下牵引机水翼的翼型、水翼分布间距和水翼摆角三个考察变量的水动力学特性，分析了定义参数-倾角θ的水动力学特性，总结了关键参数变量调整时其水动力性能的变化规律，为进一步对波浪动力滑翔机的结构优化设计提供理论参考；3、定性分析了波浪动力滑翔机的双体结构，运用Kane方程建立波浪动力滑翔机的动力学模型，利用MATLAB软件进行运动仿真，显示水面母船、水下牵引机和绳缆的运动状态以及整个波浪动力滑翔机的运动情况。
【作者】贾立娟；
【导师】张选明；
【作者基本信息】国家海洋技术中心，港口、海岸及近海工程，2014，硕士
【关键词】波浪动力滑翔机；NACA水翼；结构设计；水动力学特性；动力学模型；

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