外形参数对翼身融合水下滑翔机的高升阻比特性影响研究

张代雨,王志东,凌宏杰,朱信尧

(江苏科技大学 船舶与海洋工程学院, 镇江 212100)

海洋占地球表面积的71.8%,具有丰富的自然资源,世界上各国对海洋资源的开发与利用日益重视．水下滑翔机(autonomous underwater glider, AUG)[1-4]作为一种新型的水下航行器,主要通过调节净浮力来改变其运动姿态,实现在水中的滑翔运动．其对能源的需求量小,制造成本低，可以长时间在不同深度、不同广度的海域中航行,目前越来越受到各国研究人员的重视．

相较于由回转体、水翼和操纵面组成的传统布局水下滑翔机,翼身融合水下滑翔机具有翼型剖面形状的扁平机身,且水翼与机身平滑地融合在一起,可大幅提高升阻比．

但翼身融合水下滑翔机的外形曲面复杂,需要使用大量的外形参数进行描述,在水下滑翔机设计过程中若对这些参数都进行详细设计,效率不高.因此,分析各种外形参数对升阻比的影响,划分出外形主要影响参数和次要影响参数,可指导设计者进行快速设计,减少设计成本,提高设计效率．

采用试验设计方法(design of experiments,DOE)[5-6]可进行翼身融合水下滑翔机外形参数对升阻比的影响率分析,但需要对生成的每一个样本点进行相应的升阻比计算．目前,计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法为常用的翼身融合水下滑翔机升阻比计算方法[7-9],并且经过科研人员多年的努力,已开发出CFX、FLUENT和STAR-CD等多款成熟的商业CFD软件[10-13],均可应用于翼身融合水下滑翔机升阻比的精确计算．但CFD方法主要通过对流体计算域进……