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第1篇 水下热滑翔机的起源、发展和工作机理3

第1章 导论3

1.1 人类对海洋战略地位和价值的认识过程3

1.2 无人运载器在海洋军事上的作用和地位4

1.3 水下无人运载器的分类及比较5

1.4 国内外水下无人运载器的发展6

1.5 无人运载器的技术发展方向10

1.6 水下热滑翔机的功能和应用11

1.7 海洋温跃层水下热滑翔机的发展12

第2章 海水的温度分布和海洋温跃层19

2.1 引言19

2.2 海水的温度分布规律20

2.3 海洋温跃层及其分布21

2.4 中国近海海洋温差能资源28

第3章 海洋温跃层水下热滑翔机的运行机理33

3.1 温差能动力推进系统的工作原理33

3.2 温差能动力推进系统的工作介质36

3.3 水下热滑翔机的水中受力38

3.4 水下热滑翔机航行的能效分析41

第2篇 水下热滑翔机动力系统的相变过程47

第4章 水下热滑翔机的浮力系统47

4.1 浮力调节过程数学模型47

4.2 浮力调节系统的动态仿真54

4.3 浮力系统的预设标准56

4.4 浮力调节系统的工作过程57

第5章 温差能动力推进系统的相变过程61

5.1 相变传热机理61

5.2 固液相变的数学模拟63

5.3 相变装置工作性能分析76

5.4 温差能动力系统储能工质的对比83

5.5 对流换热系数对相变过程的影响86

5.6 外界温度对相变过程的影响87

5.7 容器尺寸对相变过程的影响88

5.8 不同结构对相变过程的影响89

第6章 动力装置相变过程中工质的体积变化率93

6.1 相变体积变化过程的仿真93

6.2 影响体积变化率的因素100

6.3 不同体积变化率的输出功率103

6.4 相变体积变化率的实验105

6.5 实验过程和结果分析107

第7章 温差能动力推进系统的蓄能器112

7.1 蓄能器类型112

7.2 气缸式蓄能器的工作过程分析113

7.3 工作气体热力过程对滑翔机航行深度的影响115

7.4 蓄能器能量分析118

第3篇 水下热滑翔机在非典型温差层中的工作127

第8章 弱温差层和逆温差层中的相变127

8.1 引言127

8.2 海洋的弱温差层和逆温差层127

8.3 弱温差对水下热滑翔机相变性能的影响128

8.4 逆温差对水下热滑翔机相变过程的影响138

第9章 弱温差层和逆温差层中热滑翔机的参数优化145

9.1 引言145

9.2 水下热滑翔机水动力分析145

9.3 水下热滑翔机参数对相变过程的影响148

9.4 水下热滑翔机参数的优化159

第4篇 水下热滑翔机的动力特性167

第10章 海洋温跃层对水下热滑翔机动力推进性能的影响167

10.1 引言167

10.2 管内相变过程建模与数值求解167

10.3 温差能热机圆管材料和相变材料的选择177

10.4 海洋温跃层对动力推进系统性能影响的实验180

10.5 温跃层深度的影响及偏差分析183

10.6 温跃层厚度的影响186

10.7 温跃层强度的影响189

第11章 排水量和滑翔角对温差能热机性能的影响与改进192

11.1 稳定滑翔速度192

11.2 排水量的影响193

11.3 滑翔角的影响195

11.4 温差能热机性能及热滑翔机性能改进196

第12章 滑翔机运行的路径和优化200

12.1 滑翔机运行路径的特征200

12.2 不同体积膨胀率下的滑翔行程207

12.3 不同温跃层间的滑翔行程209

第5篇 水下热滑翔机的运行控制219

第13章 滑翔机水下运行控制策略分析219

13.1 滑翔机水动力性能219

13.2 热滑翔机水下运行的控制策略224

13.3 滑翔机总体性能的改进230

第14章 水下热滑翔机运动的滑模跟踪逆控制232

14.1 引言232

14.2 水下热滑翔机的动力学模型232

14.3 逆系统方法的基本概念与应用条件235

14.4 基于逆系统和滑模控制方法的水下热滑翔机运动控制系统设计237

14.5 运动控制系统仿真242

第15章 水下热滑翔机运动的非线性前馈与反馈控制248

15.1 引言248

15.2 水下热滑翔机的运动控制模型248

15.3 水下热滑翔机运动的非线性前馈与反馈控制设计250

15.4 运动控制系统仿真258

第6篇 水下热滑翔机的水动力学特性263

第16章 水下热滑翔机外壳优化设计263

16.1 常见外壳的几何模型263

16.2 水动力学数值计算的理论基础265

16.3 基于CFD的4种常见外壳的数值计算267

16.4 基于CFD的4种常见外壳的分析比较269

16.5 高综合性能外壳优化设计274

第17章 水下热滑翔机的机翼设计278

17.1 机翼的基本几何参数278

17.2 水平翼的选型及设计280

17.3 尾翼的选型及设计287

17.4 滑翔机机翼的装配290

17.5 滑翔机整体水动力数值模拟293

第7篇 海洋温跃层条件下的试验研究297

第18章 水下热滑翔机的海洋温跃层模拟试验系统297

18.1 海洋温跃层模拟系统的原理和构成297

18.2 试验系统的方案比较301

18.3 海洋温跃层模拟系统的构建303

第19章 基于相似理论的海洋温跃层模拟水池311

19.1 相似理论基础311

19.2 水池参数设计313

19.3 海洋温跃层模拟水池的建成结构319

19.4 水池温度场实证320

第20章 水下滑翔机缩尺模型试验研究322

20.1 试验台架与拖曳系统概况322

20.2 连杆及测力元件之间的力学系统分析324

20.3 电阻应变测量系统324

20.4 数据采集系统329

20.5 试验过程与结果330

20.6 实测阻力与数值计算阻力的数据比较334

参考文献336

缩略语344

索引345