[发明专利]一种子母潜器的流体动力干扰计算方法

说明书

一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，属于水动力分析领域。包括以下步骤：S1.在潜器的横剖面建立坐标系；S2.利用保角变换将大尺度的母艇曲面映射为平面；S3.结合映像法实施母艇表面边界条件，将原问题转化为无界流中物体绕流问题；S4.采用边界元法，在小尺度的子艇表面布置奇点，通过求解边界积分方程计算子艇表面速度势；S5.保角变换的逆变换，将速度势映射到原始物体表面，计算受力。本发明将原双体流体动力干扰问题简化为无界流物体绕流问题，无需将母艇表面离散，提高了计算效率。本发明提出的方法对双体流体动力干扰机理的研究具有参考价值，是子母潜器在水下发射、作业、回收的操纵和控制设计的重要依据。

技术领域

本发明属于水动力分析领域，具体涉及一种子母潜器的流体动力干扰计算方法。

背景技术

与大型潜器相比，小型无人潜器具有造价低、能耗小、运动灵活的特点，在航道测量、水下救援、等领域更具有优势，可由母艇搭载并在水下布放，多艇协同作业，完成指定任务。不同于在无界流中的运动特点，潜器在布放、回收、水下作业的过程中，会受到母船等物体的流体干扰力作用，对操纵控制稳定性、定位精度造成不利影响。为了减少流体动力干扰作用的影响，需要准确研究其运动过程中的受力情况。传统的边界元法计算流体动力需要对所有物体边界离散成网格，计算网格内的速度势，当计算子母两艇所受流体动力时，由于尺度相差较大，网格数量大，使得计算成本较高，因此需要一种简便高效的双体流体动力干扰计算方法。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种子母潜器的流体动力干扰计算方法。

本发明所采取的技术方案是：一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.在潜器的横剖面建立坐标系；

S2.利用保角变换将大尺度的母艇曲面映射为平面；

S3.结合映像法实施母艇表面边界条件，将原问题转化为无界流中物体绕流问题；

S4.采用边界元法，在小尺度的子艇表面布置奇点，通过求解边界积分方程计算子艇表面速度势；

S5.保角变换的逆变换，将速度势映射到原始物体表面，计算受力。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明将原双体流体动力干扰问题简化为无界流物体绕流问题，无需将母艇表面离散，提高了计算效率。本发明提出的方法对双体流体动力干扰机理的研究具有参考价值，是子母潜器在水下发射、作业、回收的操纵和控制设计的重要依据。

附图说明

图1是本发明流程图；

图2是本发明在潜器的横剖面建立坐标系示意图；

图3是本发明子母潜器物理平面示意图；

图4是本发明物理平面经过保角变换得到的计算平面示意图；

图5是本发明计算平面采用映像法得到的计算平面示意图；

具体实施方式

本发明基于流体动力学势流理论，利用保角变换将大尺度的母艇表面映射为平底，结合映像法实施母艇表面边界条件，将原问题转化为无界流中物体绕流问题；采用边界元法，在小尺度的子艇表面布置奇点，通过求解边界积分方程计算子艇表面速度势；最后通过保角变换的逆变换，将速度势映射到原始物体表面，计算受力。

下面将结合本发明中的附图1～4，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种子母潜器的流体动力干扰计算方法，包括以下步骤：

S1.在潜器的横剖面建立坐标系；