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Hydrodynamic Analysis of a Tethered Underwater Robot System

机译：系留式水下机器人系统的流体动力学分析

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In this paper a three-dimensional mathematical model to simulate thehydrodynamic behavior of a tethered underwater robot system isproposed. The fluid motion around the robot is governed by mass andmomentum conservation equations (Navier-Stokes equations). Thesehighly nonlinear differential equations are solved numerically with theCFD code Fluent. From the numerical solution we obtain thehydrodynamic forces on the robot which are linked to the differentrelative fluid velocities and different incident angles to the robot. Withsuch a method the hydrodynamic loading on the robot can be predictedas a whole. In the model the governing equation of umbilical cablelinked to the robot is based on the Ablow and Schechter (1983) method.The boundary conditions for the robot system are presented. The sixdegrees-of-freedom equations of motion for submarine simulations areadopted to estimate the hydrodynamic performance of the underwaterrobot, and the dynamic effect of the active control thrusters to the robotis also incorporated into the model. The hydrodynamic behavior ofunderwater robot under different control manipulation introduced bycontrol thrusters is observed numerically based on the establishedmathematical model in this paper.
机译：本文提出了一个三维数学模型来模拟水下机器人系统的水动力行为。机器人周围的流体运动受质量和动量守恒方程（Navier-Stokes方程）支配。这些高度非线性的微分方程用CFD代码Fluent进行数值求解。从数值解中，我们获得了机器人上的流体动力，这些流体动力与不同的相对流体速度和与机器人的不同入射角有关。通过这种方法，可以整体上预测机器人上的流体动力负荷。在该模型中，基于Ablow和Schechter（1983）方法的脐带电缆连接到机器人的控制方程式。提出了机器人系统的边界条件。潜艇模拟的六自由度运动方程被用来估计水下机器人的水动力性能，并且主动控制推进器对机器人的动态影响也被纳入模型。基于建立的数学模型，数值研究了水下机器人在控制推进器引入不同控制操纵下的流体力学行为。

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