圆碟形水下滑翔机是一种新型水下滑翔机,其突破了传统水下滑翔机的外形设计思路,采用轴对称的圆碟形机身,无需长距离的回转运动,通过内部滑块的调节即可实现运动方向的改变,机动性更好、更适合小水体内的机动运动。本文以课题组自行设计研发的圆碟形水下滑翔机样机为研究对象。首先,基于滑翔机的稳态运动方程并利用CFD技术建立了圆碟形水下滑翔机的外形设计分析方法,进而分析了导流沿、机身高度对其水动力和运动性能的影响。研究发现,导流沿结构会增加单位垂直高度对应的水平滑行距离,但也会降低水平方向的滑行速度;机身高度的降低会增大水平方向的滑行速度,但不影响单位垂直高度对应的水平滑行距离。然后,考虑到圆碟形水下滑翔机内部滑块运动的影响,本文将滑翔机视为一多质点系统,建立了一种非线性动力学模型。并基于圆碟形水下滑翔机外形轴对称的特性,提出了一种满足其全方位操纵性的特殊粘性水动力计算方法。然后对圆碟形水下滑翔机的典型运动(包括水平方向的锯齿形运动、垂直方向的锯齿形运动和全方位运动)进行了仿真分析。仿真结果表明,本文所建立的动力学模型可行而且圆碟形水下滑翔机具有良好的机动性。最后,基于有限体积法研究了静水中圆碟形水下滑翔机的空抛入水问题。为说明本文数值模拟方法的有效性,首先模拟了小球入水过程,其数值模拟结果与实验结果吻合较好,说明数值模拟方法可信,可以用于圆碟形水下滑翔机入水问题的研究。然后基于已验证有效的数值模型,讨论了初始入水速度与角度对入水过程中滑翔机姿态、轨迹及冲击载荷的影响。