【摘 要】
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良好的操纵性能,对于水下机器人能够顺利高效得执行任务,至关重要.因此研究ARV的操纵性能具有重要意义,其中水动力导数的计算则是关键.目前,计算水动导数最流行的方法是船模实验法,但需要复杂的实验设备,成本高、耗费大量时间.而采用数值模拟方法计算水动力导数就克服了上述缺点.本研究采用基于开源CFD工具包OpenFOAM开发的水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU,对万米水下机器人(ARV)在不同漂
【机 构】
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上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240
【出 处】
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第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会
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良好的操纵性能,对于水下机器人能够顺利高效得执行任务,至关重要.因此研究ARV的操纵性能具有重要意义,其中水动力导数的计算则是关键.目前,计算水动导数最流行的方法是船模实验法,但需要复杂的实验设备,成本高、耗费大量时间.而采用数值模拟方法计算水动力导数就克服了上述缺点.本研究采用基于开源CFD工具包OpenFOAM开发的水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU,对万米水下机器人(ARV)在不同漂角和攻角工况下,进行了数值斜航实验.通过数值计算得到了作用在ARV上的水动力和力矩,从而根据操纵性数学模型(MMG)得到相应的水动力导数值,从而可以根据运动方程,进行运动仿真模拟.对ARV进行数值模拟能够高效快速地计算ARV的水动力导数,进而对ARV的操纵性能进行预报,指导水下机器人的设计.
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本研究采用虚拟区域方法对较低雷诺数下一侧向拍动三维弹性板的自推进进行了数值模拟.弹性板由前缘主动拍动而被动变形.论文给出了弹性板无量纲推进速度和效率随雷诺数、拍动角和弹性板弹性模量的变化特性.结果 表明:随着雷诺数增大,弹性板后缘区域的拍动振幅越大,推进速度越大.推进速度和输入功率随拍动角的增大而增大,推进效率随拍动角的增大先增大再减小,在拍动角区间10°～20°弹性板的推进效率最大.对于"窄板"
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基于扩散界面方法,数值模拟了二维情形下,在平行于重力方向谐振斜板上,液滴的动力学行为.本工作在固连于平板的非惯性系下开展了数值模拟.通过改变斜板振动的幅值和频率,实现了液滴在平板上的"反重力"爬升.具体而言,在一定激励频率区间内,随着振动幅值的增加,液滴的总体运动状态会由下滑(Sliding)过渡到动态平衡(Static)、再到爬升(Climbing)、直至破碎(Breaking)或与斜板分离(D
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