深海考古“发现难,深度大”。相比于考古船及水下有缆遥控机器人ROV,自主水下机器人AUV因具有自主性高,工作范围广及成本低等特点而备受考古界瞩目。为满足对深海遗迹广泛探测、定点精细探测以及长周期作业的考古作业需求,本文对水下考古专用AUV进行外形设计、运动稳定性研究及优化等研究,设计阻力低,容积大且运动稳定性的考古AUV壳体外形,为考古AUV的壳体设计与研制提供理论基础。本文的主要工作及贡献:首先,综述水下考古及现有国内外水下考古机器人的研究与应用,对比分析不同种类水下考古装备在不同作业环境下的优劣,着重阐述AUV进行水动力性能研究的主要内容及发展状况,包括阻力计算、型线优化设计以及运动稳定性。其次,对比分析了四种主要的AUV壳体外形方案,选用鱼雷形回转体作为考古AUV壳体外形,进而建立其三种AUV壳体外形参数方程,通过流体力学分析进行直航状态数值模拟。再次,考虑外界产生的干扰,进行AUV所受到的位置力及位置力矩进行分析,通过对考古AUV三种外形方案在水平面及垂直面内进行拖曳水池和悬臂水池实验模拟,计算每种外形方案对应的稳定性,进而完成对考古AUV壳体外形设计,以满足稳定性要求。然后,考虑AUV运动过程中推进器螺旋桨转动引起其周围流场的变化,提出基于动流场的带浆考古AUV水动力分析,获得考古AUV在动流场中额定航速下的水动力数值,以此分析螺旋桨转动对AUV壳体阻力的影响,为进一步对AUV壳体阻力优化提供数值基础。最后,采用遗传算法进行AUV壳体外形参数优化,以艇体效率作为判断壳体外形优化方案优劣的指标,优化后其艇身效率增加,水阻力降低,从而减少能耗,提高航速及续航能力。综上所述,本论文针对考古AUV的壳体外形进行设计与优化,对其壳体外形方案设计、运动稳定性分析及带桨状态水动力数值模拟,尤其采用遗传算法进行外形壳体参数优化进行了研究,为AUV样机壳体设计和运动性能分析提供理论依据。