海洋温差能具有很大的开发利用潜力,针对军事和科研对水下运载器续航能力的要求,论文研究了温差能驱动水下滑翔机的性能。论文工作包括两部分:滑翔机运动过程的分析和温差能动力系统工作过程的研究。在运动过程分析中,论文研究了滑翔机的运动机理和航行效率。依据滑翔机受力分析建立的运动方程显示,外胆宜安装在滑翔机尾部,使其体积变化引起的机身浮心位移有利于滑翔机俯仰角度的调整。通过能量转换分析,得出滑翔机航行效率由机翼升阻比和机身航行角决定,航行角在10~40度范围内,增大机翼升阻比可显著提高航行效率;并由计算得出,在升阻比一定的情况下,总存在一个使滑翔机航行效率达到最大的航行角度,为样机工作参数设计提供了理论依据。温差能动力系统性能的研究围绕系统中各部件的工作过程而展开。论文分析了蓄能器内工作气体的热力过程及其对滑翔机航行深度和节能效果的影响。研究表明,单位锯齿形航程中,热力循环过程包括储能、保压、释能、再保压,及补能过程。减小储能、释能过程偏差和汽缸体积利用率可增大滑翔机航行深度,提高汽缸体积利用率,节省机舱空间,但限制了航行下限深度,实际设计过程中应权衡。基于气体热力过程的能量分析,论文计算了温差能驱动滑翔机相对电动滑翔机的耗能系数,确定了此类滑翔机具有节能效果的条件。为深入了解滑翔机正、负浮力之间的状态转换过程,论文从能量传递液体的流动过程出发,基于流体动力学,建立了系统中各调节部件体积变化的数学模型,研究表明负浮力系统能自动满足浮力调节幅度的要求,正浮力系统则要求充气压力大于或等于航行下限深度压力。论文利用Simulink软件动态模拟调节过程,仿真结果对三通阀闭合动作的控制和阀口开启度的优化具有指导意义,使浮力系统符合预设的标准。论文重点研究了相变装置的传热特性,基于焓法模型能量方程,数值模拟了感温工质的相变过程。模拟结果表明,由于液相工质对流效应的存在,固液相变速度远大于液固相变速度,装置采用多根细长圆管可显著提高相变效率。通过程序计算工质在航程中的相态,论文揭示了动力系统中所有阀门的控制时序规律,保证系统具有循环工作特性。同时根据工质液相和固相的保持时间,确定了滑翔机的临界航程范围,使工质能获得足够的温差能,实现既定的体积变化量。本文还设计了一种针对水下滑翔机试验用的热泵装置型海洋温跃层模拟系统,并构建了实际试验台架,为滑翔机的水下试验奠定了基础。论文通过数值模拟和动态仿真,确定了影响滑翔机工作特性的关键因素,掌握了温差能动力系统的控制规律。为样机的实际设计、控制提供决策方向,使系统处于科学的控制和管理之下,并符合预设的标准。