水下滑翔机机翼机身的流体动力学性能模拟和实验研究

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水下滑翔机是一种靠浮力驱动的、具有固定机翼的自主式水下航行器。在水下滑翔机设计过程中,机翼和机身的流体动力学对于滑翔机的运动和节能都有重要的影响,滑翔机水平平板翼更是一种既经济又有效的机翼。本文研究了水下滑翔机水平平板翼的设计方法,并进行了验证,对机身和尾翼的水动力性能进行了探讨研究。针对滑翔机水平平板翼参数众多的情况,利用敏感性分析的方法,对机翼众多参数进行敏感性分析,筛选出了升阻比、根梢比、展长、前缘后掠角和安装位置等五个重要参数,减少了研究过程的工作量,提高了研究精度。在滑翔机平板翼设计过程中,通过建立相应的数学关系式,确定了参数的分析次序。由平板翼自身的水动力参数入手,通过水力计算和列比分析相结合的方法,提高了计算精度,保证了设计的合理性。为了对计算结果进行验证,对滑翔机进行数学建模仿真,并在此基础上设计了验证试验。通过对数学模型公式分析筛选,确定水动力参数和观测参数的联系,进而得出滑翔机在运动过程中的受力情况。通过实验结果的分析,证明了设计方法的合理性和正确性。利用设计的方法对滑翔机机身设计和尾翼扰流进行了研究,通过简化格兰维尔方程,简化了机身设计过程。通过研究尾翼在二维和三维平面的运动参数,证明了尾翼在滑翔机盘旋运动中的重要作用。在此基础上,初步研究了尾翼安装位置的影响。本文对滑翔机水平平板翼进行了研究,确定了一种简洁的平板翼研究方法,为滑翔机水平平板翼研究提供了一种参考方案。对机身线性的优化成果,简化了在壳体设计中的工作,为工程设计人员提供了一种简化的设计方法。对尾翼进行研究时,通过数据对比发现了尾翼对于滑翔机三维运动的重要作用,为尾翼研究提供了参考。
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