水下滑翔机航行过程浮力变化分析

作者：董石榴; 张建星; 彭宇轩; 傅晓云^*; 杨钢

来源：机械科学与技术, 2023, 1-7.

DOI：10.13433/j.cnki.1003-8728.20230136

• 水下滑翔机
• 浮力调节量
• 滑翔速度
• 净浮力
• 耐压壳体
• 数值仿真

本文推导出水下滑翔机下潜至某深度所需最小浮力调节量与海水密度和自身变形引起的浮力变化量之间的关系；对下潜过程进行受力分析，导出滑翔速度与净浮力的关系；通过海试数据得到HUST-1号水下滑翔机下潜至1000m的浮力变化量，计算得到耐压壳体变形量。考虑海水压力，利用Workbench仿真得到下潜至1000m处的压缩变形量，与海试结果相差31.7%，考虑海水温度仿真得到温差变化量，两者之和与海试数据误差为0.1%，说明只考虑压力对耐压壳体的影响不准确，温度影响也必须考虑，也说明用数值仿真方法计算水下滑翔机变形是可行的。基于该数值仿真方法，在0～1200m深度内，考虑海水密度、压力和温度对HUST-2号水下滑翔机下潜过程浮力变化进行分析，潜至0～200m内所需的最小浮力调节量变化很大，超过500mL，而在200～1200m内，所需的最小浮力调节量变化趋势较缓，仅为85mL左右。之后该款HUST-2号水下滑翔机进行海试时对于不同的下潜深度，根据本文计算的最小浮力调节量，可以节省测试时间和成本。

• 单位
  华中科技大学