深海着陆器动力学特性研究

论文摘要

深海着陆器是进行深海原位科学研究的重要实验平台,而深海着陆器在深海下潜坐底过程和上浮过程的工作状况难以获知,设备遗失的情况常有发生。为降低深海着陆器在水下作业的风险,减少设备损坏和遗失产生的经济损失,深海着陆器工作过程的研究极为重要。本文通过建立数学模型和动力学仿真软件进行数值模拟的方法,研究了深海着陆器系统在水下运动过程的运动学及动力学问题,主要包括以下内容:首先,基于深海着陆器系统的机械构造,利用Solidworks软件建立了深海着陆器系统的三维模型;对深海着陆器系统各部件的结构、作用和工作条件进行了详细分析。其次,建立了深海着陆器系统的运动参考坐标系,并建立了深海着陆器系统的水下六自由度运动学方程,分析了深海着陆器的水下运动学状态;基于深海着陆器的水下受力情况,分析了其动力学问题。再次,研究了深海着陆器系统在潜浮运动过程中的速度影响因素。应用ANSYS Fluent软件分别求出了深海着陆器本体和浮球在浮潜过程的水阻力系数。依此得出了深海着陆器浮潜过程的稳定速度分别与附加浮力大小、深海着陆器本体运动倾角的关系,以及相应速度下深海着陆器系统所受的水阻力情况。最后,为研究深海着陆器在正常下潜速度下,坐底碰撞对深海着陆器各零部件的影响,以及是否会对深海着陆器的机械结构造成损伤。本文使用非线性显式动力学分析模块Explicit Dynamics,通过数值模拟分析了该设备与沉积物和海山两种不同底质的碰撞的动力响应。本文研究为进一步优化设计深海着陆器提供了技术基础。

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摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究及应用现状

1.2.1 国外研究及应用现状

1.2.2 国内研究及应用现状

1.3 当前研究面临的问题

1.4 本文的主要研究内容

第2章深海着陆器系统结构分析

2.1 引言

2.2 着陆器总体结构

2.3 深海着陆器的浮力配置

2.4 深海着陆器稳性分析

2.5 本章小结

第3章深海着陆器运动学与动力学建模

3.1 引言

3.2 深海着陆器运动学模型

3.3 深海着陆器动力学建模

3.3.1 深海着陆器受力分析

3.3.2 深海着陆器的动力学方程

3.4 本章小结

第4章深海着陆器潜浮运动水动力分析

4.1 引言

4.2 深海着陆器潜浮运动分析

4.2.1 深海着陆器潜浮运动力学及速度分析

4.2.2 深海着陆器水阻力系数的计算

4.3 深海着陆器潜浮运动倾斜角分析

4.4 本章小结

第5章深海着陆器坐底碰撞动力响应分析

5.1 引言

5.2 深海着陆器坐底碰撞理论分析

5.3 深海着陆器坐底碰撞仿真分析

5.3.1 三维模型的建立

5.3.2 设置材料属性

5.3.3 加载条件与后处理

5.4 深海着陆器坐底碰撞仿真结果分析

5.5 本章小结

第6章总结与展望

6.1 本文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 钱光跃

导师: 周东辉,董纯明

关键词: 深海着陆器,运动学,动力学,潜浮运动,坐底碰撞,动力响应

来源: 杭州电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 杭州电子科技大学

分类号: P715

总页数: 71

文件大小: 7907K

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