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【6h】

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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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究水平分析

1.3 本论文结构及内容

第二章 水下滑翔机机翼机身流体动力学理论基础

2.1 水动力学计算条件设置分析

2.2 机翼流体动力学研究

2.3 涡流与扰流理论分析

2.4 本章小结

第三章 水下滑翔机水平翼的参数确定及设计方法研究

3.1 基于敏感性分析的水平翼设计方法研究

3.2 基于实验尺度滑翔机的机翼设计研究

3.3 模拟参数验证分析

3.4 本章小结

第四章 水下滑翔机数学建模与计算研究

4.1 水下滑翔机动力建模分析

4.2 水下滑翔机数学模型计算

4.3 本章小结

第五章 实验尺度滑翔机实验设计与验证研究

5.1 实验尺度滑翔机设计与制作

5.2 实验方案设计研究

5.3 水下滑翔机试验分析及数据处理研究

5.4 实验结果处理与分析

5.5 本章小结

第六章 水下滑翔机机身线性优化与尾翼盘旋特性研究

6.1 水下滑翔机机身流体性能优化分析

6.2 机身流体性能优化设计研究

6.3 滑翔机尾翼垂直方向扰流研究

6.4 盘旋运动中尾翼影响研究

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 本文结论

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

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摘要

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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