褚洪贵， 王志东， 凌宏杰

(江苏科技大学 船舶与海洋工程学院， 江苏 镇江 212003)

0 引 言

近年来，海底沉船搜寻与设备打捞、石油钻井平台安装与维护、水库大坝的监视与检测，石油管道的敷设与喷漆、水下设施的清洗与重新涂装等作业量日益增长，随着科学技术迅速发展，水下机器人展现在大众视野，得到了广泛应用。为实现机器人在深水空间达到预期设计目标任务，必须准确获取水动力系数，确保其具有良好的操纵性能[1-3]。本文对复杂构型开架式带缆遥控水下机器人(Remote Operated Vehicle，ROV)进行水动力数值模拟研究。

随着计算机和计算流体的发展，低成本、快速的数值模拟成为水动力求解的主要方式。张风丽[4]基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)技术求解雷诺时均N-S(Reynolds-Averaged Navier-Stokes，RANS)方程，数值模拟SUBOFF模型的拘束模试验，得到精度较高的惯性水动力导数，可作为潜艇水动力导数数值预报方法。海燕[5]对轻载载人水下机器人(Human Occupied Vehicle，HOV)斜航及不同频率、振幅下的纯升沉和纯俯仰运动进行水动力性能数值计算。漆小舟等[6]基于OpenFOAM软件对万米自主遥控水下机器人(Autonomous and Remotely Operated Vehicle，ARV)在不同漂角和攻角下进行数值斜航试验，计算得到ARV的水动力(矩)，回归得到水动力导数。

虽然相关学者[7-10]建立潜体数学模型并对水动力导数进行求解，但是对结构复杂且存在多体干扰的开架式水下机器人水动力导数求解甚少。张燕等[11]以形状复杂的开架式有缆水下机器人作为研究对象，通过一系列水动力试验，计算出适用于开架式水下机器人模型的几个重要的实时水动力系数。……