叶鹏程, 王聪聪, 潘光

(1.西北工业大学 航海学院, 陕西 西安 710072; 2.西北工业大学 无人水下运载技术重点实验室, 陕西 西安 710072;3.中国航空工业集团公司 洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000)

自主水下滑翔机(autonomous underwater gliders,AUG)是一种利用净浮力和姿态角调节获得推进力的新型水下航行器,耗能极低,可以高效率、长时间地在海洋中航行,在军事和民用领域有着非常广阔的应用前景[1]。然而,传统回转体外形AUG升阻比较低,滑翔性能受到极大制约。

为了提高AUG滑翔性能,研究人员开始关注翼身融合布局在AUG外形设计中的应用。翼身融合布局的概念最早出现在航空领域,翼身融合布局飞行器具有优良的升阻特性,已发展成为各国重点研究的气动布局[2-3]。目前,翼身融合布局水下滑翔机研究尚处在起步阶段。吕达等[4]对BWBUG翼梢小翼的减阻效应进行了研究,以翼梢小翼高度、前缘后掠角、外倾角为外形参数,探索了不同翼梢小翼外形参数对BWBUG翼梢附近尾部流场的影响。何衍儒等[5]以最大排水体积和最小结构质量为优化目标,对BWBUG进行了外形和结构的分步优化设计。Sun等[6]利用高效全局优化(efficient global optimization,EGO)方法构建了BWBUG外形设计优化平台,并以最大升阻比为优化目标对BWBUG进行外形设计优化,相比初始设计最大升阻比提高了7%。Wang等[7]建立了BWBUG外形参数化模型,实现了采样点网格的自动划分和流体动力计算,采用基于高斯函数优化方法完成了BWBUG外形优化设计。上述研究往往使用传统计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法计算AUG水动力性能,存在设计周期长、计算代价高等问题。……