水下圆形横截面无人艇性能综合评估分析

江苏科技大学

本科毕业设计（论文）

学院南徐学院

专业船舶与海洋工程

学生姓名舒乐伟

班级学号船海2班0742813227

指导教师杨松林教授

二零一一年六月

江苏科技大学本科毕业论文

水下圆形横截面无人艇性能综合评估分析Comprehensive evaluation and analysis of the properties of the rounded autonomous underwater vehicle

加装毕业任务书

摘要AUV是……（小四号宋体，1.5倍行距）

关键词：水下无人艇性能分析

Abstract

（小四号，Times New Roman，1.5倍行距）Keywords:（三号Times New Roman加粗）

目录

目录6

第1章绪论 (8)

1.1引言 (8)

1.2课题背景 (8)

1.2.1国外发展现状 (8)

1.2.2 UUV国内现状 (13)

1.2.3 水下潜行器的技术挑战 (14)

1.3 论文的研究目的与意义 (20)

1.4 论文的主要内容 (20)

第2章水下圆形横截面无人艇模型设定 (22)

2.1 引言 (22)

2.2.1 船体阻力 (22)

2.2.2实际水下无人艇例子 (23)

2.3 主尺度 (23)

2.4 本章小结 (24)

第3章Gambit建模和Fluent软件计算 (25)

3.1 Fluent软件介绍 (25)

3.2 Gambit软件建模 (26)

3.2.1 建立模型 (26)

3.2.4 定义边界 (30)

3.3利用FLUENT求解器求解 (30)

3.3.1 FLUENT求解器设置 (30)

3.3.2 计算结果 (32)

3.4 本章小结 (34)

第4章综合优化算法的构造与选择 (35)

4.1引言 (35)

4.2遗传算法 (35)

4.2.1遗传算法基本原理 (35)

4.2.2 遗传算法的特点 (35)

4.2.3遗传算法计算流程 (36)

4.2.4 遗传算法的应用现状 (36)

4.3本章小结 (38)

第5章无人艇的综合优化数学模型 (39)

5.1引言 (39)

5.2水下无人艇流体动力学性能优化数学模型 (39)

5.2.1流体动力学性能优化设计变量 (39)

5.2.2流体动力学性能优化目标函数 (39)

5.2.3流体动力学性能优化约束条件 (39)

5.3 本章小结 (40)

第6章无人艇的综合性能评估分析 (41)

6.1引言 (41)

6.2 综合性能评估模型 (41)

6.2.1 综合评估分析变量 (41)

6.2.2 建立权数集 (42)

6.2.3性能评估计算 (43)

6.3 本章小结 (43)

结论44

致谢45

参考文献46

第1章绪论

1.1引言

1.2课题背景

无人水下潜行器UUV（underwater unmanned vehicle）是可移动水下探测和水下作业设备的统称。

军事用途的UUV可以作为潜艇自卫和进攻的手段。由潜艇投放的UUV可进行水下监视、探测敌水雷场、跟踪和消灭敌潜艇；UUV还可作为潜艇远距离航行时的通信中续站，增加潜艇的生存能力；另外，UUV可作为诱饵将敌潜艇诱至埋伏区，然后协同围歼之。作为反水雷区绘制雷区图以引导己方舰艇安全通过雷区，UUV可为己方雷区提供巡航保护，防止被敌方破坏；许多国家的猎雷舰艇已安装的由ROV与炸药相结合组成的猎雷具是灭雷的有效手段。

UUV的民用范围也很广泛，是人类开发海洋不可或缺的重要工具，其主要任务是进行深海研究和开发，进行海洋生物、物理、化学和地质考察活动、海底资源勘查采集样品、铺设安装水下管道、检测和排除水下仪器设备故障等。1.2.1国外发展现状

UUV的最初研究的是载人水下潜行器（ROV），最近20年的研究重点是发展自主式水下潜行器（AUV）。ROV具有一个大脑（人类操作员）连接着一个长的脐带和液压源的特点，而AUV则需要自己带有脑的动力源和大脑。直到80年代末，随着各种技术的突飞猛进，自主式水下航行体（AUV）得到了大力发展，在水下作战和作业时更加灵活。

与此同时，潜艇被越来越多地应用于近海海域联合作战，对于价格昂贵的常规潜艇及核潜艇来说：即使是在水深100m以上的近海活动，很容易被敌方反潜兵力发现和攻击。海军又需要隐形的无人驾驶系统到传统的海上力量无法到达的地方收集情报和攻击目标。当时军事上需要考虑使用无人驾驶系统，以提高质量和降低费用。在这种情况下，无人水下潜行器便脱颖而出。迄今，世界上共有

10多个国家开发了几十种不同类型的UUV，已有近千艘UUV先后应用于商业和军事领域。

美国高级研究计划局提出将组建世界第一只水下无人舰队，并计划发展便携式和巨型等级别的UUV，先后推出了“蔓塔”(Manta)、近程远程水雷侦察系(NMRS/LMRS)、海底滑行者”、REMUS“海马”、“海神之子”等多个型号的UUV。

图1-1 美海军反潜除雷UUV

目前，美海军UUV发展已显现出“无人”、“模块化”和“智能化”三大亮点，也说明新的无人机设计理念和制造技术一起移植到UUV开发上取得了成效。

水下航行器信息快速性使它成为美海军发展海洋信息战的一个重点环节其，所以美军不断加强水下情报、侦察、监视系统的建设，不惜耗巨资构建“互联、互通、互操作”的水下网络。那种无人水下潜航器已经装载在“布法罗”号核潜艇号发挥重要的作用。这种“海底侦察兵”使用电池驱动，配备多种传感器，能够测量不同水深处的盐度和温度，并可以据此计算出不同水深处的声音传播速度。