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摘要: 跨介质航行器是一种能在水与空气两种介质中运动的海洋运载装备,具有广阔的海洋探测开发应用前景。本文首先提出了一种利用海上清洁能源供能、由可变形双翼帆驱动的新型可跨介质的无人帆船方案,可自主切换水面、水下、空中三种航态实现对海洋的多环境探测;在水面依靠翼帆驱动航行作为所提出的跨介质无人帆船的主要航态,本文将基于计算流体力学重点分析该航态下并列双翼帆的气动特性与推进性能,包括并列双翼帆的展弦比、锥度比及帆间距等结构参数,攻角、帆向角等控制参数,以及帆间流场干扰对其性能的影响。结果表明:在展弦比取为2~3、锥度比不小于0.6、双帆间距不低于1.5倍翼帆弦长时,并列双翼帆能够获得相对较优的气动推进性能;风向角小于90°时调整翼帆攻角利用升力推进、大于90°时增大翼帆迎流面积利用阻力推进可获得较高推进效率;双帆间流场干扰则主要表现为阻挡效应及梢涡合并,以及由此导致的双帆气动特性的不平衡性。本文研究结果可为所提出的跨介质航行器型线设计及其水面航态航行性能预报提供理论支持。
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摘要 143
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