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研究生:潘子恆
研究生(外文):Tzu-Heng Pan
論文名稱:小型水下載具之仿生設計與分析
論文名稱(外文):The Biomimetic Design and Analysis of Small Underwater Vehicle
指導教授:黃世疇
指導教授(外文):Shyh-Chour Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:機械與精密工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:小型水下載具模擬分析升力
外文關鍵詞:Small Underwater VehicleSimulationLift
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本文研究小型水下載具之外型設計,並對相關流場進行分析,載具一般分為圓柱型與扁圓型,文中將載具外型以套裝軟體SOLIDWORKS建模,再將所建模組匯入分析軟體FLUENT進行初步流場分析,根據分析結果顯示,圓柱型載具有較佳的抗壓性。接著考量外殼的材質,選擇以圓柱型載具為製作的基本外型,經過數次改良、測試,以TG11-315MHz無線發射接收模組為主要控制模組,製作出改良後之實體模型,再對改良後實體模型依原照實際尺寸建模,匯入FLUENT做升力分析。最後對改良後實體載具進行水中升力測試,利用活動式夾具可調整不同攻角,迴流水槽則調整不同水流速,然後將所得數據與模擬分析結果進行比對驗證,結果顯示當攻角為-2度時可以讓載具保持一直線前進,當攻角小於-5度時則可以增加下潛效率。
In this paper, we focus on the design of miniature vehicle, and analyze the flow field around the underwater vehicle. The underwater vehicle is generally divided into cylindrical and round-flat. We use SOLIDWORKS to make the model, and import the model to FLUENT. The cylindrical underwater vehicle has a better resistance according to the results of the analysis. We select the cylindrical shape for the underwater vehicle. After several modify and test, we finish the prototype, and import the model of the prototype to FLUENT. Finally, we make a lift testing of the prototype to verify the simulation results. From the test result, we know that the angle kept -2 degrees when the prototype move straight, and the angle is less than -5 degrees when the prototype dived.
目錄
中文摘要 i
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 外型規劃與設計原理 6
1.4 論文架構 10
第二章 流體理論與噴射理論 11
2.1 雷諾數範圍 11
2.2 三維守恆方程式 12
2.3 噴射推進原理 14
第三章 計算流體力學 16
3.1 計算流體動力學(Computation Fluid Dynamics, CFD) 16
3.1.1 計算流體動力係數之方法 16
3.1.2 流體運動控制方程式 17
3.1.3 CFD的求解過程 18
3.1.4 CFD軟體 20
3.2 載具之模擬分析 20
3.2.1 載具之外型與尺寸 20
3.2.2 邊界設定 24
3.2.3 初步分析 25
3.2.4 初步分析小結 30
3.2.5 原型機Ⅱ號之模擬分析 30
3.2.6 原型機Ⅱ號之升力分析 35
3.2.7 升力分析小結 38
第四章 載具製作 39
4.1 載具主要結構與配置 39
4.2 推進動力來源 40
4.2.1 螺槳式推進器 40
4.2.2 壓電式微幫浦 41
4.3 原型機Ⅰ號之製作 42
4.3.1 載具各區段之配置 42
4.3.2 電池選用 52
4.3.3 原型機Ⅰ號測試運作結果 54
4.4 原型機Ⅱ號之製作 55
4.4.1 電路控制模組 55
4.4.2 原型機Ⅱ號進行組裝 59
4.4.3 原型機Ⅱ號測試運作結果 61
4.4.4 原型機Ⅱ號改良 62
4.4.5 原型機Ⅱ號改良測試運作結果 64
第五章 流體升力實驗 67
5.1 實驗儀器設備 67
5.1.1 水槽與流速計 67
5.1.2 升力量測設備 71
5.1.3 量測軟體說明 75
5.2 AUV模型架設 79
5.3 不同攻角與流速下之量測 81
第六章 實驗結果與討論 84
第七章 結論與未來展望 89
參考文獻 91
個人資料 94
參考文獻

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