波浪能滑翔机理论和数值计算研究现状.pdf

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1、第38卷第8期舰船科学技术V01．38，No．82016年8月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYAug，。2016波浪能滑翔机理论和数值计算研究现状杨富茗，王大政(哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：波浪能滑翔机是一款基于波浪能驱动的自主海洋移动监测平台，将波浪作用于海面浮体的升沉运动转化为前进运动，可实时、大范围、长时间完成不同海况下的海洋监测。文中首先介绍波浪能滑翔机的结构组成、运动原理以及在海洋观测中的应用，接着主要论述近年来国内外波浪能滑翔机理论和数值计算研究内容，并基于国内

2、外波浪能滑翔机多体系统动力学和永动力学研究现状的分析，提出我国在波浪能滑翔机水动力方面存在的不足及其今后重点研究的建议。关键词：波浪能滑翔机；多体系统动力学；水动力学；研究进展中图分类号：V277；TVl31．2文献标识码：A文章编号：1672—7619(2016)08—0001—04doi：10．3404／j．issn．1672—7619．2016．08．001ResearchstatusontheoryandnumericalcalculationofwavegliderYANGFu-ming，WANGDa—zhen

3、g(SchoolofMechatronicsEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Thewavegliderisanautonomoussurfaceplatformdrivenbywavepower，itconveystheheavemotionofthefloatingbodyactedbywavepowerintoforwardmovement，SOitcancompletethepersistentobservati

4、oninavarietyofmarineenvironment，real—time，andlargescope．Thispaperfirstlypresentsthecomposition，propulsionofwaveglideranditsapplications．Andthendiscussthestatusofresearchontheoryandnumericalcalculation．Someadvancingfrontofresearchsubjectsofthemutibodysystemdynamic

5、sandhydrodynamicofwavegliderareanalyzed，andcurrentproblemsandsomesuggestionsforfutureresearch．Keywords：waveglider；mutibodysystemdynamics；hydrodynamic；researchprogress0引言波浪能滑翔机是由美国LiquidRobotics公司经过4年研发于2009年成功完成美国西海岸的长距离海试，现已扩展混合动力(SV3)、极地海洋调查(Pac．X)等多个型号【1．铂。波浪能

6、滑翔机不同于传统小尺度通过携带电池作为主要能源的海洋观测平台，它将水下滑翔机与水面船舶结合成为一种完全依靠波浪能作为动力，可在广阔海洋中长时间完成水面和水下监测跟踪任务，同时也可减少意外性丢失。波浪能滑翔机由柔性缆绳的水面母船和水下滑翔机构两部分组成(见图1)，水面母船外形采用v型船首设计，同时船底安装固定鳍可增加转首力矩；水下滑翔机构由6对纵向紧密排列对称水翼和平板框架组成【31。波浪能滑翔机工作原理是利用水面母船随波浪的升沉运动，通过柔性缆绳带动水下滑翔机构，使其产生水平方向拉力，带动母船一起，沿波浪驱动机构纵向方向

7、前进。当水面母船随波浪上升时，通过缆绳带动水下滑翔驱动机构上升，同时水下滑翔机构的水翼绕自身定轴转动至限位处产生水平方向的拉力，沿波浪驱动机构纵向方向前进(见图2)；当水面母船随波浪下降时，水下滑翔机构依靠自身重力，使其水翼产生水平方向拉力，带动水面母船从而使波浪能滑翔机沿纵向前进。波浪能滑翔机的成功研制同样吸引许多海洋科学家的目光，水面母船可作为移动气象站，海事自动识别系统，通过卫星通信等设备可全天候实时传输数收稿日期：2016—01一15；修回日期：2016—03一15基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(201

8、4AA09A507)作者简介：杨富茗(1987一)，男，博士研究生，研究方向为波浪滑翔机水动力特性计算与混合驱动高效螺旋桨设计。洌匪!rG谚图F嘻l≮波浪能滑翔机结构组成rhecompositionofwaveglider砚船科学技术缆；绳i幽}

9、_二陂。㈦j!．划喇__I_l·乏．’、。j“J：j‘11Fig．2T