基于多块动态混合网格的AUV自航类物理数值模拟

作     者：吴利红 李一平 刘开周 封锡盛 王诗文 艾晓锋 WU Lihong;LI Yiping;LIU Kaizhou;FENG Xisheng;WANG Shiwen;AI Xiaofeng

作者机构：大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 

出 版 物：《机器人》 (Robot)

年 卷 期：2019年第41卷第6期

页      面：706-712页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：机器人学国家重点实验室开放课题(2016-O04) 国家重点研发计划(2017YFC0305901) 中央高校基本科研业务费专项资金(3132017030) 国家自然科学基金(51009016) 

主　　题：自主水下机器人 自航推进 动网格 螺旋桨 类物理数值模拟 

摘      要：提出了一种采用多块动态混合网格进行AUV(自主水下机器人)自航试验的类物理数值模拟的方法.对AUV带舵翼和螺旋桨的全附体进行建模,采用UDF(用户自定义函数)实现推进器和AUV之间的力和速度传递,结合6DOF(自由度)运动方程求解AUV的运动参数,采用动态层方法进行网格更新,最终实现AUV从静止到匀速的直航运动的自航推进数值模拟.相对MFR(多参考系坐标)法,自航速度误差为2.6%,伴流分数误差为3.7%,推力减额误差为6.8%.与非结构动网格法和重叠网格法相比,该方法的计算收敛快.同时,数值模拟获得了AUV自航推进过程中的速度曲线,推力和阻力变化曲线,自航推进的尾迹和压力云图,以及相应的动画,揭示了自航推进过程中船、桨、舵相互作用的内在机理,为进行更复杂的载体操纵运动提供类物理数值模拟方法.