双翼对摆地效推进器水动力特性数值研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

一、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1. 研究背景及意义

21世纪是海洋的世纪，海洋拥有着丰富的经济、军事、科研和生态价值。为了进一步开发海洋资源，各国科学家都相继研发了各类水下探测器、水下机器人等潜水器。现有的水下机器人大部分都采用传统螺旋桨推进。但螺旋桨仍然存在一些弊端：如传动复杂、推进效率低、尺寸、噪声和尾涡较大等，这会大大影响潜水器的作业时间和范围，因此，科学家一直在寻找新的更高效率的推进方式。

2. 研究的基本内容与方案

本论文的主要工作是利用商业CFD软件STAR-CCM 对单个水翼的静止与摆动状态、两个水翼的静止和对摆状态下的水动力性能进行数值预报，进而对双翼对摆地效推进器的水动力性能进行研究。具体研究工作如下：

（1）介绍双翼对摆地效推进器的研究背景及意义，通过查阅文献等资料对双翼对摆地效推进器的应用、水翼定常与非定常扰流问题数值研究方法、影响双翼对摆地效推进器水动力性能的主要参数及国内外相关工作研究进展等方面对进行文献综述；

（2）基于STAR-CCM 软件，以刚性NACA0012型水翼为对象，开展几何模型建立、网格划分、计算模型设置等工作，完成单个/多个刚性水翼扰流问题的数值计算，并将计算结果与其它文献计算结果或试验值的比较，学习掌握常用的工程计算流体力学软件；

（3）结合STAR-CCM 软件的二次开发功能以及动网格技术，开展单个/多个摆动刚性水翼的水动力性能数值计算与分析；

（4）对比在不同振动频率、不同来流速度下双翼对摆和单翼摆动的推力系数、升力系数、和效率曲线，对比分析不同推进器在不同几何及运动状态下的流场特点与推进性能。

技术路线如下图所示：

图1 研究技术路线图

3. 研究计划与安排

第1-3周：针对任务书调研相关文献和书籍，初步掌握相关理论，并撰写开题报告。

第4-6周：掌握水翼的建模、动网格技术以及其水动力性能数值计算方法。

第7-12周：进行单个/多个水翼静止与摆动状态的水动力性能数值预报与流场分析。

4. 参考文献（12篇以上）

1. 老轶佳,王志东,张振山,李力军.摆动柔性鳍尾涡流场的实验测试与分析[j].水动力学研究与进展a辑,2009,24(01):106-112.

2. 张曦. 仿鱼类摆动尾鳍推进系统的水动力研究[d].哈尔滨工程大学,2012.

3. 胡健, 赵旺, 王子斌. 三维摆动水翼仿生推进水动力分析[j]. 应用科技, 2019, 46(2): 1-6.

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