刘 芬,彭 彬,孙秀军,桑宏强,2

波浪滑翔器柔性水翼推进性能数值仿真分析

刘 芬1,彭 彬1,孙秀军3,4*,桑宏强1,2

(1.天津工业大学机械工程学院,天津,300387; 2.天津市现代机电装备技术重点实验室,天津,300387; 3.中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室,山东 青岛,266100; 4.青岛海洋科学与技术试点国家实验室,山东 青岛,266237)

水翼是波浪滑翔器波浪动力转换的关键部件,直接决定了波浪滑翔器的航行性能。文中研究了波浪滑翔器柔性水翼的推进性能,根据波浪滑翔器工作时水翼的运动特点,基于COMSOL Multiphysics软件仿真出柔性水翼主动升沉运动下被动变形的过程,重点研究波浪参数、俯仰运动参数和斯特哈劳尔数对推进性能的影响。仿真结果表明,在一定范围内,水翼推进性能随波高、斯特哈劳尔数的增大而增大,随波周期的增大而减小; 当波周期较大时,波高和波周期的变化对水翼推进性能的影响较小; 当俯仰周期与波周期相等时,俯仰运动对水翼推进性能有积极作用。文中结果可为波浪滑翔器被动柔性水翼后续研究提供参考。

波浪滑翔器; 柔性水翼; 推进性能; 数值仿真

0 引言

波浪滑翔器是一种新型海洋移动观测平台,可以将波浪能转换为前向驱动动能,具有长期自主观测能力,目前已广泛应用于水文气象数据观测、环境监测、生物追踪及远程预警等领域[1-3]。

水翼作为决定波浪滑翔器波浪动力转换的关键部件,国内外学者已经进行了大量研究。桑宏强等[4]通过仿真分……