基于随体坐标系的水下机器人水动力数值计算方法

作者：胡志强; 衣瑞文; 林扬; 谷海涛; 王超

来源：科学通报, 2013, S2: 55-66.

• 水下机器人
• 计算流体动力学
• 水动力
• 数值计算
• 附加质量
• 附加动量源 unmanned underwater vehicle
• computational fluid dynamics
• hydrodynamics
• numerical calculation
• added mass
• added momentum source

针对水下机器人水动力数值计算问题,提出了基于静态网格的随体坐标系附加动量源计算方法.首先推导了N-S方程在随体坐标系中的表达式,从理论上证明了采用附加动量源方法可以实现对水下机器人各种定常、非定常运动进行基于静态网格的水动力数值计算,通过对SUBOFF标准潜艇模型以及4500米级AUV进行黏性类水动力计算并与试验结果进行比对,验证了该计算方法在黏性类水动力计算中的可行性.通过对椭球体进行惯性类水动力(附加质量)计算并与理论值进行比对,验证了该方法在惯性类水动力计算中的可行性.本文所提方法可避免采用动网格、重叠网格模拟非定常运动带来的耗时较长、收敛性不佳等问题.

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院沈阳自动化研究所; 机器人学国家重点实验室