弱温差和逆温差时水下热滑翔机相变过程研究

水下热滑翔机利用相变材料发生相变过程时的体积变化作为驱动力,海洋温差条件直接决定了其工作情况.对相变材料在弱温差和逆温差条件下的相变过程进行求解,得出其相变规律,并以此为根据得出了完成相变过程所需的水下滑翔机航程的上限与下限,即临界航程,最后对临界航程进行分析,得出弱温差和逆温差对相变材料的行为阻碍和异化,使水下滑翔机临界航程范围相应的增加或变化异常.     

弱温差下水下热滑翔机参数对相变过程的影响

在温跃层强度较低的弱温差层中,水下热滑翔机的相变材料的相变过程会受到阻碍,从而影响滑翔机性能。为了保证水下热滑翔机能够正常工作,通过对滑翔机的相变材料的相变过程和临界航程进行数值求解,分析不同的水平管半径和纵向速度对滑翔机的性能的影响,得出较小的水平管半径和较低的纵向速度可以有效地克服弱温差层下水下热滑翔机性能的恶化。     

水下热滑翔机的温差能热机性能分析与相变材料选择

相变材料作为温差能热机的工作流体,其热力学状态对周围海水温度非常敏感,且其融点对水下热滑翔机的运行范围影响很大.基于焓法模型,在不同大洋温度剖面下,对以3种相变材料为工作流体的温差能热机进行性能分析;并考虑到不同大洋温度剖面的特点,为温差能热机选择合适的相变材料,以拓宽水下热滑翔机的应用范围.结果表明：在给定的大洋温度剖面下,3种工作流体的相变过程时间不同;以正十五烷为温差能热机工作流体的水下热滑翔机具有更广的运行范围.     

温差能水下滑翔机实验水池温度梯度的理论验证与实验

为使试验水池能为研究温差能水下运载器提供稳定可靠的实验环境,根据滑翔机相变材料相过程变模型的数值求解,得出实验水池温度梯度控制目标,并以此为目标设计出一套基于西门子S7-200PLC的温度梯度控制的实验台架,实验表明,水池在长度方向上有1/3区域可获得理想的温度梯度。     

适用于UUV的闭式循环热动力系统

锂/六氟化硫热源的能量密度很高,生成液体产物且体积小于消耗的锂的体积,航行中无需向外界排放。锂/六氟化硫在热管反应器中反应并将热量传给工质。热管反应器与汽轮机、斯特林发动机或布赖顿涡轮机结合可构成闭式循环动力系统,适合用于无人水下航行器(UUV)的动力。本文介绍了热管反应器的工作特性,以及闭式循环汽轮机动力系统、斯特林发动机动力系统和布赖顿涡轮机动力系统的组成,对系统的工作参数与循环效率进行分析。     

水下滑翔机浮力系统的机理和调节性能

为掌握温差能驱动水下滑翔机浮力系统的调节性能,对浮力系统的工作机理和浮力调节部件的体积变化规律进行了动态分析.分析提供的数据和结果,为优化阀口的通流面积确定了具体方向,并保证了浮力调节系统达到设计的标准;获得的浮力调节时间长度数据为阀门闭合控制的动作设计提供了确切依据.     

水下闭式循环动力系统动态过程数值仿真研究

水下闭式循环动力系统具有高比能量、大比功率以及无工质排放的优点,能够大幅提高水下航行器航速、航程、航深和隐蔽性.本文首次针对某新型水下闭式循环动力系统建立其动态模型,其中燃烧室模型考虑气相氢、氧气和液相冷却水的相互耦合作用,汽轮机模型考虑其转子惯性和容积惯性,冷凝器模型考虑3个相区:过热区、饱和区和过冷区.利用该模型对系统动态过程进行仿真分析,结果表明只要氢、氧气和冷却水流量在系统动态过程中保持一定的比例关系,则燃烧室温度基本保持不变,而燃烧室压力和汽轮机输出功率仅取决于总工质流量.该结论为制定系统解耦控制策略奠定了基础.     

一种高容积阻力比水下热滑翔机壳体外形设计

海洋温跃层的温差小,可利用的温差能的能量品质低,水下热滑翔机的热机效率较低,因此需要寻找最低阻力特性的热滑翔机壳体外形。利用水动力数值计算方法,分析了水下热滑翔机4种壳体外形的阻力成因和各自的优缺点,并采用2种不同的求解器对4种壳体外形阻力进行数值计算,不同求解器的计算结果最大偏差小于5%。提出了一个"容积阻力比"的无量纲系数,以此作为评判水下热滑翔机壳体外形综合性能的指标;将纺锤体外形与椭球体首尾外形的优点相结合,提出了水下热滑翔机的新型壳体外形。相比先前讨论的4种壳体外形,该外形具有最大的容积阻力比系数,表明该外形设计在水下热滑翔机的低阻特性与装载能力2种性能之间取得了较好的平衡和兼容。     

航行器发射气密环开孔透气数值分析和试验研究

本文建立航行器发射过程气密环透气三维数值分析模型,在数值仿真中考虑燃气入口参数进入筒底后作用于航行器底部的作用过程,气密环透气孔工质气体流动及各腔分布特性,获得气密环分隔的各环腔工质气体流场分布规律,同时设计了地面动态发射试验,监测了航行器发射过程气密环开孔各腔压力分布规律。结果表明,本文建立的缩比模型数值分析获得的透气压力与试验测试数据规律一致,通过发射气密环开设小孔可有效控制其各环腔压力分布,研究方法可指导航行器水下发射气密环透气研究。     

水下滑翔机研究现状及发展趋势

水下滑翔机作为无人水下航行器装备体系中的重要成员,是一种依靠调节浮力实现升沉、借助水动力实现水中滑翔的新型水下机器人,具有尺寸小、功耗低、航速慢、航程远、续航时间长、自主性高、制造和维护成本低等特点,能够满足长时续、大范围、三维连续海洋探测的需求.本文综述水下滑翔机的概念、分类与优缺点,较全面地梳理总结水下滑翔机的国内...