翼身融合水下滑翔机外形设计与水动力特性分析.pdf

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1、第38卷第10期舰船科学技术Vol.38,No.102016年10月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYOct.,2016翼身融合水下滑翔机外形设计与水动力特性分析孙春亚，宋保维，王鹏(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)摘要:为了提高水下滑翔机的水动力性能，本文将航空航天领域先进的翼身融合布局引入到水下滑翔机外形设计中，并对其水动力性能进行研究与分析。首先，对比3种具有代表性的水下滑翔机常用壳体形状的几何参数，选用扁平椭球体作为翼身融合水下滑翔机壳体的基本形状；在此基础上，设

2、计出翼身融合水下滑翔机的三维模型；最后，采用计算流体力学（CFD）的方法对翼身融合水下滑翔机进行仿真模拟并分析其水动力性能，结果表明，采用翼身融合布局的水下滑翔机，其水动力性能得到显著提高。关键词：水下滑翔机；翼身融合；计算流体力学；结构化网格；水动力特性中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1672–7619(2016)10–0078–06doi：10.3404/j.issn.1672-7619.2016.010.015Shapedesignandhydrodynamiccharacte

3、risticsanalysisoftheblended-wing-bodyunderwatergliderSUNChun-ya,SONGBao-wei,WANGPeng(SchoolofMarineScienceandTechnology,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China)Abstract:Inordertoimprovethehydrodynamicperformanceofunderwaterglider,researc

4、hwasdoneontheshapedesignandhydrodynamiccharacteristicsanalysisoftheBlended-Wing-Body(BWB)underwaterglider.Firstly,theflatellipsoidshell,asthebasicshapeofthefuselageoftheBWBunderwaterglider,wasselectedbycomparingthegeometricalparametersofthecommonshell

5、shapeofthethreeconventionalunderwaterglider.Then,basedontheflatellipsoidbody,theshapeofBWBunderwatergliderwasdesign.Finally,simulationhasbeendonethroughcomputingfluiddynamics(CFD)forfivetypicaldesigntypes,andtheresultsshowthatthehydrodynamicperformanc

6、eoftheunderwatergliderwiththeblended-wing-bodyconfigurationissignificantlyimproved.Keywords:underwaterglider；Blended-Wing-Body；computingfluiddynamics；structuredgrid；hydrodynamiccharacteristics0引言即使在搭载了高展弦比水翼的情况下，其最大升阻比只能达到5左右[2]，这严重影响了水下滑翔机的经济水下滑翔机是一种

7、利用净浮力和姿态角调节获得性。为了获得更高的水动力性能，2006年，美国海军推进力的新型水下航行器。相比于传统水下航行器，研究办公室研制出了飞翼（FlyingWing）构形的水下水下滑翔机具有成本低、航程远、持续工作能力强等滑翔机Xray[3]。飞翼构形是一种通过去除滑翔机的主优点。自1989年HenryStommel首先提出“水下滑翔机”的概念以来[1]，各式各样的水下滑翔机被研制出来体提高升阻比的外形布局。虽然这种构形显著地提高并广泛应用于海洋探索之中。了滑翔机的最大升阻比，然而因为没有明显的

8、主体，传统水下滑翔机外形是由回转体壳体、水翼和操所以飞翼滑翔机的内部空间受到严重限制，无法安装纵面组成。然而，回转体壳体外形不能像水翼一样提更多的仪器和能源。供非常高的升力，所以传统对回转体型的水下滑翔机翼身融合（Blended-Wing-Body，简称BWB）布局收稿日期:2016–03–22；修回日期:2016–05–18基金项目:国家自然科学基金资助项目(51375389)作者简介:孙春亚(1988–)，男，博士研究生，研究方向为水下滑翔机设计。第38卷孙春亚，等：翼身融合水