曾思远，王煜天

(1.吉林大学机械科学与工程学院工业工程系，吉林 长春 130000；2.长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130000)



仿生水下航行器的设计分析

曾思远1，王煜天2

(1.吉林大学机械科学与工程学院工业工程系，吉林 长春 130000；2.长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130000)

摘要：面对海洋探测等领域对水下航行器的迫切需求，本文对当前水下航行器的现状和分类进行了分析，在此基础上结合仿生学方法，以水下鲸目动物为模板，设计建立了仿生水下航行器三维模型，基于流体动力学仿真软件对航行器机身与关键结合部位的压强、流线分布等力学特性进行了分析研究，研究工作对水下航行器设计优化具有借鉴意义。

关键词：海洋探测；水下航行器；仿生设计；流体分析

1引言

随着人类对海洋探索的不断深入，水下航行器作为人类认识海洋、监测海洋、管理海洋的重要途径，相关研究愈发受到国内外关注[1]。

典型的水下航行器分为自主航行器(AUV)和遥控航行器(ROV)两类[1-2]。其中，AUV不需人操纵，能相对长距离地工作，而ROV是通过连接于水面指挥船的缆绳提供动力和遥控操纵的。通过模拟自然界中生物的结构、功能来改进工程系统的设计，一直是国内外水下航行器研究的热点。鱼类作为水下生物，具有优异的水动力学特性。基于鱼类结构开展水下机器人仿生设计分析，对其改善减阻、降噪特性，具有重要的理论意义和应用价值[2--4]。

2CFD模拟湍流模型

根据相对运动原理，可视水下载具的流体外形为静止，水流以速度-U0流向载具体。……