CFD数值模拟提升水下航行器阻力系数预测

本文主要探讨了基于计算机流体动力学(CFD)方法对自主式水下航行器(AUV)阻力系数的数值模拟计算。作者王玉婷和向先波在华中科技大学船舶与海洋工程学院进行的研究，他们关注的是AUV这种复杂水下设备的非线性动态特性，特别是其精确的水动力学性能对于航行控制和运动预测的重要性。 研究的核心内容包括以下几个步骤： 1. 建立水下航行器的主尺度物理模型，这是CFD模拟的基础，确保了模型的精确度和代表性。 2. 使用ANSYS ICETM软件对模型进行简化并划分网格，这是一种三维几何建模和网格生成工具，为数值计算提供了精细的网格结构。 3. 设置边界条件，这是CFD模拟的关键步骤，通过定义流体与固体接触面的物理行为，如压力、速度等，来反映实际流体流动的情况。 4. 运用ANSYS CFXTM进行前处理，进一步细化设置和准备计算环境，包括选择适当的求解器和流体力学模型。 5. 计算航行器在纵荡、横荡和垂荡三个方向上的阻力，这些数据反映了航行器在不同姿态和速度下的水动力性能。 6. 通过拟合分析，将这些阻力数据转化为阻力系数，这是一个重要的参数，用于理解和优化AUV的运动性能以及运动控制策略。 该研究的成果不仅具有理论价值，可以深化对AUV水动力特性的理解，还具有实际应用价值，能够为AUV的运动控制提供精确的计算依据，提升其在深海探索、海洋测量等领域的操作效率和安全性。文章引用了高等学校博士学科点专项科研基金的支持，并强调了在CFD数值模拟计算技术在现代水下交通工具设计中的重要地位。 关键词：水下航行器、CFD数值模拟计算、水动力系数、边界条件。该研究成果可能会发表在诸如《中国科技论文在线》这样的学术期刊上，对于相关领域的研究者和工程师来说，都是宝贵的参考资料。