水下機器人技術(shù)解析之水動力學(xué)系數(shù)

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求解基本原理：對于水下機器人的的水動力學(xué)系數(shù)的求解與分析屬于計算流體動力學(xué)（CFD）的范疇，計算流體動力學(xué)是在流體力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其建立在流體力學(xué)基本控制方程的基礎(chǔ)上。這些方程任何流動都必須遵守質(zhì)量守恒定律、牛頓第二定律以及能量守恒定律。

前處理過程：將設(shè)計好的三維模型導(dǎo)出為STEP格式，并將其導(dǎo)入到workbench中，模擬機體外部流體環(huán)境，添加計算域。保持機體的原點與計算域的原點重合且坐標(biāo)方向一致。之后在workbench的工作區(qū)間添加mesh模塊，將之前的幾何模型模塊與mesh模塊鏈接，打開mesh模塊的編輯區(qū)間。

Defaults：Physics Preference選取CFD，Solver Preference選取Fluent；Sizing: Size Function選取Curature，Relevance Center和Span Angle Center均選擇Fine；Quality: Smoothing選取為Fine。其他保持默認(rèn)不變。對計算域和機體均進行網(wǎng)格劃分。打開Mesh Metric的Element Quality顯示網(wǎng)格劃分質(zhì)量。當(dāng)網(wǎng)格單元質(zhì)量劃分越趨近于1時其網(wǎng)格劃分質(zhì)量越好。

計算過程：首先對網(wǎng)格質(zhì)量進行檢查，選擇General的Check。之后在Fluent中進行參數(shù)設(shè)定，選取計算域材料，并添加機器人所在海域大致的密度和動力粘度，設(shè)置殘差收斂值和迭代次數(shù)，可以根據(jù)需要將介質(zhì)調(diào)整為海水，并依據(jù)其工作海域的密度的動力系數(shù)進行調(diào)整，其具體的數(shù)據(jù)需要根據(jù)真實實驗結(jié)果進行調(diào)整。

同時也可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整收斂值和迭代次數(shù)以保證殘差的收斂性能夠得到充分的體現(xiàn)。并且設(shè)置殘差監(jiān)視器和阻力系數(shù)、升力系數(shù)以及扭矩系數(shù)的監(jiān)視器，以便于對實時阻力系數(shù)的觀測、計算結(jié)果的導(dǎo)出以及之后對于計算結(jié)果的分析。
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