文章标题：水下无人艇水动力学性能分析

文章作者：刘芳华, 姚尧
关 键 字：水下无人艇;水动力学;湍流模型;仿真分析
文章摘要：在水下作业时，无人艇工况位姿的频繁变化明显影响艇体受到的工作阻力，对无人艇推进系统设计选型与流场空间模型构建带来困难。为此，应用分析流体力学（CFD）仿真软件Ansys中的Fluent模块对无人艇航行工况的各类位姿变化进行仿真分析，求解其受到的阻力。本文仿真设置模型选用Realizable k−ε湍流模型，并引入壁面函数来减少壁面湍流流动的干扰，优化后的模型能够提高仿真结果的精确度。通过样机试验获取测试数据，对比分析来评价仿真的准确性。研究表明：无人艇在直航过程中时受到较向上作用力，并随着航速提高有较为明显的增加；俯仰运动过程中无人艇的垂向力与俯仰力矩均与航速和攻角的的变化量呈正相关的变化关系；无人艇在水平变向时漂角对航行的所受横向力影响较大，受漂角变化对纵向力的影响不大。试验结果与仿真结果间偏差较小，证明了仿真模型的可信度，为无人艇后续结构改良与推进系统优化提供有效的参考信息。