Prediction of Autonomous Underwater Vehicle Cruising Velocity Using a Physics-based Numerical Method

水下机器人试航速度是评价推进系统性能和续航能力的重要指标。针对水下机器人试航速度预报问题，提出类物理数值预报方法。建立水下机器人包含桨舵的全附体模型，采用多块动态混合网格方法进行网格构建和更新，编写用户自定义函数，求解六自由度方程和非定常雷诺平均NS方程进行水下机器人和螺旋桨力和速度的计算和传递，实现以螺旋桨旋转运动推进水下机器人自航的运动过程模拟。数值结果表明，水下机器人试航速度1.5m/s对应的转速为570r/min；自航模拟可见螺旋桨梢涡曳出，梢涡强度和螺旋桨推力随航速增加而降低。数值模拟再现了非定常运动过程中船桨舵相互作用机理，有利于水下机器人复杂操纵运动的精确预报。