超空泡航行体高速入水模型改进及入水轨迹控制的研究的任务书.docx

超空泡航行体高速入水模型改进及入水轨迹控制的研究的任务书
任务书
一、任务背景
超空泡航行体（SupercavitatingVehicle，SCV）是一种新型的水下运动器械，与传统潜艇相比，其制造难度更小、速度更快、操纵性更好等特点，使其在海洋工程、军事侦察等领域具有广泛的应用前景。
SCV的高速入水是其运动的重要环节。为了实现高速入水时的平稳运动，需要对超空泡航行体高速入水模型进行改进，并开发控制策略，实现控制入水轨迹。
因此，本次课题选取了超空泡航行体高速入水模型改进及入水轨迹控制的研究为研究对象，旨在提高SCV的安全性和控制精度，推动其在实际应用中的推广和应用。
二、任务目标
本次研究的目标是改进超空泡航行体高速入水模型，研究其入水轨迹控制算法，并实现实验验证。
具体目标为：
1.分析超空泡航行体高速入水过程中产生的各种力和力矩，建立入水动力学模型。
2.针对入水过程中产生的涡流和空泡的影响，改进入水模型。
3.研究控制入水轨迹的算法，设计控制器，控制入水时的前后倾和左右摆动等。
4.搭建实验平台，开展实验验证，改进入水模型和控制器设计。
三、任务内容
1.搜集相关文献资料，深入了解超空泡航行体高速入水过程中的动力学特性和影响因素。
2.建立超空泡航行体高速入水过程的动力学模型，分析入水过程中产生的各种力和力矩。
3.通过数值模拟和实验验证，在入水模型中增加涡流和空泡的效应，改进入水模型。
4.研究控制入水轨迹的算法，设计合适的控制器。
5.搭建实验平台，使用改进后的入水模型和控制器，开展实验验证。
6.分析实验结果，总结经验，提出改进建议，形成完整的研究报告。
四、任务方案
1.文献资料搜集和综述
在实验研究之前，需要彻底了解超空泡航行体高速入水过程中的相关动力学特性和影响因素，搜集相关文献资料并进行综述研究，为实验和模型建立奠定基础。
2.实验室搭建和实验设计
搭建实验平台，进行超空泡航行体高速入水过程的模拟实验，测量各种力和力矩，分析入水过程中产生的各种影响因素和效应。
3.建立入水动力学模型
根据实验结果和分析，建立超空泡航行体高速入水过程的动力学模型，分析入水过程中产生的各种力和力矩。
4.入水模型改进
在入水模型中增加涡流和空泡的效应，改进入水模型，并进行数值模拟和实验验证，提高模型精度。
5.入水轨迹控制算法研究和控制器设计
研究控制入水轨迹的算法，设计合适的控制器，实现对入水时的前后倾和左右摆动等的控制。
6.实验验证和优化
使用改进后的入水模型和控制器，开展实验验证，分析实验结果，总结经验，提出改进建议，形成完整的研究报告。
五、成果要求
1.完成超空泡航行体高速入水模型改进及入水轨迹控制的研究。
2.撰写不少于20页的研究报告，内容包括：课题的研究背景、研究的任务目标、研究方法、研究结果及分析、研究结论与展望。
3.参加科技创新大赛，并获得优秀成绩。
4.完成实验研究过程中的记录和数据整理工作，并提交一份数据附件。
六、参考文献
[1]范宁.超空泡航行体高速入水动力学特性仿真研究[D].同济大学,2014.
[2]董燕龙,曹炜,曾国武.SCV入水过程数值分析[J].声学技术,2010,29(2):30-32.
[3]李伟,陈亦勇,董燕龙.基于超空泡航行体动力学的高速入水运动控制[J].计算机仿真,2015,32(1):54-58.
[4]赵明,桑文涛,王传刚.超空泡航行器入水力学研究[J].船舶力学,2013,17(5):533-539.
[5]徐伟,崔颖,王玉芬.不同入水角下超空泡航行器入水运动特性研究[J].物理学报,2017,66(21):210404.