一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器的设计方法，属于水下航行器总体设计技术领域，尤其涉及一种利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真和拓扑优化进行低阻力水下航行器的设计；本发明专利技术的核心技术是，提出了一种内嵌流体通道的水下航行器的设计方法，该方法通过在水下航行器头部与尾部之间设计贯穿式流体通道，允许外部流体从头部高压区流向尾部低压区，以平衡航行器周向水域的压力分布，从而有效降低其压差阻力；并基于CFD仿真，对不同截面形状及结构参数的内嵌通道航行器模型进行阻力特性计算与优化，确定使压差阻力最小化的流体通道最优构型与尺寸参数，最终形成航行器设计方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水下航行器总体设计，具体涉及一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器的设计方法。

技术介绍

1、水下航行器是一种航行于水下的航行体，包括载人航行器和无人航行器，其能够进行水下勘探、采集等任务。随着海洋权益竞争的日益重要，水下航行器的地位越来越高。因此，降低水下航行器的阻力，进而提高其航速和续航能力，是目前必不可少的一项工作。

2、水下航行器所受阻力可分为摩擦阻力和压差阻力。摩擦阻力是由于流体的黏性作用，在航行器表面形成边界层，流体与航行器表面之间以及边界层内流体微团之间的相互摩擦而产生的阻力；压差阻力是由于航行器在流体中运动时，其周围流体的压力分布不均匀而产生的阻力。在流体流经航行器时，其前部形成高压区，后部形成低压区，前后压力差导致了压差阻力。根据阻力公式，摩擦阻力与速度的平方根成正比，而压差阻力与速度的平方成正比。所以当水下航行器航速较大时，压差阻力成为主要阻力。

3、目前降低水下航行器压差阻力的方法主要有流线型设计、空泡减阻、微结构表面减阻等。其中，流线型设计在航行器设计制造阶段结束后，就难以修改；空泡减阻需要特定条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器，其特征在于：包括沿同一轴线依次设置的导流罩(1)、控制舱、动力舱和螺旋桨(11)；

2.根据权利要求1所述的一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器，其特征在于：所述控制舱包括控制舱内层耐压壳体(2)、控制舱外层耐压壳体(5)、控制舱能源模块和控制系统(4)；所述控制舱内层耐压壳体(2)与控制舱外层耐压壳体(5)同轴且嵌套在控制舱外层耐压壳体(5)内部，控制舱能源模块和控制系统(4)安装在控制舱内层耐压壳体(5)内部。

3.根据权利要求2所述的一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器，其特征在于：所述动力舱包括动力舱内层耐压壳体(6)、...

【技术特征摘要】

1.一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器，其特征在于：包括沿同一轴线依次设置的导流罩(1)、控制舱、动力舱和螺旋桨(11)；

2.根据权利要求1所述的一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器，其特征在于：所述控制舱包括控制舱内层耐压壳体(2)、控制舱外层耐压壳体(5)、控制舱能源模块和控制系统(4)；所述控制舱内层耐压壳体(2)与控制舱外层耐压壳体(5)同轴且嵌套在控制舱外层耐压壳体(5)内部，控制舱能源模块和控制系统(4)安装在控制舱内层耐压壳体(5)内部。

3.根据权利要求2所述的一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器，其特征在于：所述动力舱包括动力舱内层耐压壳体(6)、动力舱外层耐压壳体(9)、动力舱能源模块、动力模块、传动系统；所述动力舱内层耐压壳体(6)与动力舱外层耐压壳体(9)同轴且嵌套在动力舱外层耐压壳体(9)的内部，动力舱内层耐压壳体(6)的内部安装有能源模块、动力模块和传动系统。

4.根据权利要求3所述的一种内嵌流体通道的低阻力水下航行器，其特征在于：所述能源模块与动力模块连接，传动系统穿过动力舱外层耐压壳体(9)和动力舱内层耐压壳体(6)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹，吴琼，刘少刚，崔进，尹淞，焦红月，张振伟，屈玉帅，王则正，董立强，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：