【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下航行器，具体而言，尤其涉及一种仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法。
技术介绍
1、仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进是一种新型水下航行器航行方式，能有效模仿蝠鲼胸鳍扑动过程实现高生物亲和性及高机动性航行运动。在研发阶段，实体样机制作与研究是一套有效的手段，更加准确的了解仿蝠鲼水下航行器真实航行的运动特性。但实体样机极耗人力物力成本，无法在短时间内进行，因此cfd数值模拟方法是一种非常有效的手段，极大减少了研发成本，所以在设计研究过程中数值模拟方法应用广泛。
2、而仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法与一般航行器数值模拟的显著差异在于仿蝠鲼胸鳍的柔性大变形运动。现有的有限体积法数值求解中，对柔性大变形问题的数值求解的最大不足在于网格的大变形导致网格发生畸变，造成网格变形和网格负体积等问题，直接影响了数值模拟结果的准确性和数值计算的稳定性，这一问题对数值模拟的准确性及高效性有极大挑战。因此对仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法是目前的研究热点之一。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，以解决现有有限体积法大变形网格畸变的技术问题。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，包括如下步骤：
4、s1、收集蝠鲼身体、胸鳍数据，基于蝠鲼身体、胸鳍数据建立仿蝠鲼水下航行器物理模型；
5、s2、将仿蝠鲼水下航行
6、s3、定义cfd数值计算域的各边界条件，设定cfd数值求解模型；
7、s4、基于仿蝠鲼水下航行器物理模型获取仿蝠鲼水下航行器胸鳍运动方程的运动参数，确定仿仿蝠鲼胸鳍弦向展向耦合位移方程；
8、s5、根据仿蝠鲼胸鳍弦向展向耦合位移方程获得仿蝠鲼胸鳍网格变形节点总位移，将变形总位移带入至cfd数值计算域中进行计算，得到仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算结果。
9、进一步地，s1具体包括如下步骤：
10、s101、通过视频、文献、试验收集蝠鲼身体、胸鳍几何尺寸数据；
11、s102、根据蝠鲼身体、胸鳍几何尺寸数据使用三维建模软件建立仿蝠鲼水下航行器物理模型。
12、进一步地，s2具体包括如下步骤：
13、s201、将仿蝠鲼水下航行器物理模型导入cfd数值计算软件；
14、s202、设置大地坐标系，用于仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟结果的运动及姿态描述；基于仿蝠鲼水下航行器物理模型重心得到仿蝠鲼水下航行器运动坐标系，用于获取仿蝠鲼水下航行器运动计算结果，并指定胸鳍运动原点；
15、s203、根据s202所述大地坐标系构建立cfd数值模拟计算域；对cfd数值模拟计算域进行网格划分，并对仿蝠鲼水下航行器物理模型周围及表面进行网格加密，用于捕捉精细的流场信息。
16、进一步地，s3具体包括如下步骤：
17、s301、根据仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟需要，设置水面水下相对来流推进模拟及主动推进模拟等不同计算工况设定s2建立的数值计算域速度入口、压力出口及对称平面的边界位置，同时设定相应边界的边界条件及初值；
18、s302、对cfd数值求解模型进行设定，根据计算工况选择cfd数值求解模型为单相流或多相流模型，若计算工况存在自由面，设定cfd数值求解模型的自由液面捕捉方法，选择cfd数值求解模型的湍流模型为k-ε模型或k-ω模型；
19、s303、对cfd数值计算域的流场与cfd数值计算域计算工况中的计算数值建立监测器。
20、进一步地，s4具体包括如下步骤：
21、s401、根据s3构建的仿蝠鲼水下航行器cfd求解模型对仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进进行数值模拟；根据相关文献及试验数据设置仿蝠鲼水下航行器胸鳍运动方程的运动参数；
22、s402、仿蝠鲼水下航行器胸鳍展向运动方程为：
23、z(y)＝a(y)*sin(2πft)
24、a(y)＝ay2+by
25、式中，y为仿蝠鲼胸鳍表面网格节点横向坐标；f表示运动频率；t表示为物理时间；a(y)表示延胸鳍展向分布的运动幅值函数，a(y)由试验统计数据拟合为二次曲线；a、b分别为常系数，；
26、s403、将仿蝠鲼胸鳍弦向展向运动方程与仿蝠鲼胸鳍弦向运动方程耦合，设定仿蝠鲼水下航行器胸鳍弦向运动为波动形式，仿蝠鲼胸鳍弦向展向耦合位移方程为：
27、z(x,y)＝a(y)*sin[k(x-x0)-2πft]
28、a(y)＝ay2+by
29、式中，x，y分别为仿蝠鲼胸鳍表面网格节点纵向坐标与横向坐标，x0表示弦向运动初始位置；f表示运动频率；t表示为物理时间；a(y)表示延胸鳍展向分布的运动幅值函数，a(y)由试验统计数据拟合为二次曲线；a、b分别为常系数；k表示弦向波动波数。
30、进一步地，s5具体包括如下步骤：
31、s501、在数值求解过程中，在当前时间步中对仿蝠鲼胸鳍弦向展向耦合位移方程进行求解，得到网格变形总运动位移；移动s2中所述的计算域中仿蝠鲼水下航行器胸鳍表面及周边网格；
32、s502、对变形后的计算域网格进行网格质量监测，若触发低质量网格条件，则对计算域网格进行网格重构以改善网格质量；网格重构时，首先保留当前时间步中仿蝠鲼胸鳍表面数据，再根据s2中所述的网格划分设置对计算域网格进行重构，然后再次进行网格变形；所述低质量网格条件包括网格变形和网格负体积；
33、s503、对cfd数值计算域进行数值模拟计算，得到仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算结果；
34、s504、时间步进步，判断是否触发计算停止准则，如若触发则停止计算，否则进行下一时间步计算，重复s501～s503。
35、本专利技术还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行上述任一项仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法。
36、本专利技术还提供了一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器通过所述计算机程序运行执行上述任一项仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法。
37、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
38、本专利技术提供了一种仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，该方法基于变形网格技术和网格重构技术，通过正弦波动运动构建仿蝠鲼胸鳍弦向、展向的运动方程，使得该方法能够对仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进模拟计算。
39、本专利技术所采用的方法将仿蝠鲼胸鳍运动分解为弦向、展向的波动运动，充分考虑了真实蝠鲼胸鳍扑本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，S1具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，S2具体包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，S3具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，S4具体包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，S5具体包括如下步骤：
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行所述权利要求1至6中任一项权利要求所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法。
8.一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器通过所述计算机程序运行执行所述权利要求1
...【技术特征摘要】
1.一种仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，s1具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，s2具体包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，s3具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的仿蝠鲼水下航行器胸鳍推进数值模拟计算方法，其特征在于，s4具体包括如下步骤：...
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳宁，危远辉，潘佳振，刘开豪，张雷，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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