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新型太阳能水下机器人(SAUV)自身携带有太阳能光伏发电系统,可以将太阳能转化成电能存储到载体蓄电池中。在水下作业过程中,载体监测蓄电池的电力状况,根据需要上浮到水面,利用太阳能发电系统为载体内蓄电池充电,以确保机器人能顺利完成作业任务。现以沈阳工业大学研发的太阳能水下机器人为基础,总结了目前国内外水下自航行器技术对SAUV的水平翼进行优化设计。通过对几种设计方案的水动力分析,对几种翼型的升力、升阻特性和阻力特性进行分析对比。最终确定最优设计方案.水平翼外形优化设计图1所示为一典型的水翼平面形状。水翼两翼稍之间长度b为翼展,沿来流方向的截面称为翼剖面,其长度为翼弦。翼稍处弦长为稍弦Ct,翼根处弦长Cr,两者的比值称为水翼尖稍比Tr=Ct/Cr。
对尖稍比不等于1的水翼,需通过计算求出平均弦长C=S/b,S为水翼平面形状面积。翼展与平均弦长之比称为展弦比λ=b/C,对沿翼展四分之一弦长的连线,若在来流正交线的后面,表示该翼为后掠翼,其中夹角αs称为后掠角。根据后掠角αs大于、等于或小于零,分别定义αs>0为后掠翼,αs=0为非后掠翼,αs<0为前掠翼。图1水平翼平面形状及几何参数展弦比的大小是影响SAUV滑翔性能的重要参数。在面积一定的条件下,展弦比越大,翼的效率越高,而且较大的展弦比可以提供更高的升力系数。但是展弦比增加会使翼展增加,平均几何弦长减少,粘压阻力也会有所增加。需要选择合适的展弦比使载体具有较低的航行阻力.翼型设计首先对应两种规格的太阳能电池板选用两种矩形平板翼型W01,W02,如图2所示。L,D,H分别为电池板的长、宽、高。