胡 淼 韩江桂 郭文勇

（海军工程大学动力工程学院 武汉 430033）

1 引言

随着我国舰船水下检测和应急维修技术的快速发展，水下机械臂为检测舰船水下部分的工况、实施水下应急抢修以及更换水下部件提供了可行性，其应用前景十分广阔。水下机械臂在进行水下作业时，往往受到风浪和潮流等海洋环境载荷的作用，使机械臂的部分水动力性能参数产生波动。因此为了减少水流等环境载荷对水下机械臂性能的影响，需要对水下机械臂所受的水流阻力和阻力矩等水动力学性能进行分析。

为了得到水下机械臂进行水下作业时的水阻力和水阻力矩大小，首先需要对水下机械臂各个臂杆的水阻力系数大小进行计算，从而建立水下机械臂完整的动力学方程。目前，对水下机械臂水阻力系数的计算方法主要包括四种：实验测定法、近似推算法、理论计算法以及计算流体力学（CFD）模拟法［1］。其中，CFD数值模拟法以其无法比拟的计算优势在工程应用中得到了广泛使用，且所求结果较为准确［2］。本文采用CFD数值模拟法对舰船水下应急维修机械臂结构进行流体仿真实验，通过Flu⁃ent仿真计算得到水下机械臂各个臂杆所受水阻力和水阻力矩大小，为该型舰船水下维修机械臂的结构优化和驱动装置等的选型和布局提供参考依据。

2 水下机械臂结构设计

在进行动力学仿真之前，需要先确定本文水动力学分析模型。由于本文研究的水下机械臂主要用于舰船水下部分的观察、检测和维修，船体螺旋桨、排水管、海水阀、声呐等离船舷一侧较远，只依靠机械臂的长度无法使其到达指定位置进行水下作业。……