1、海洋湍流對(duì)研究海洋中微觀和宏觀運(yùn)動(dòng)有重要意義,剪切流傳感器是目前測(cè)量海洋湍流的最有效工具。作為一種新型傳感器搭載平臺(tái)，水下滑翔機(jī)的出現(xiàn)為海洋湍流測(cè)量提供了新的契機(jī)。由于水下滑翔機(jī)具有能耗低、續(xù)航能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將剪切流傳感器與水下滑翔機(jī)進(jìn)行集成應(yīng)用，可使得長(zhǎng)時(shí)序、大范圍的湍流測(cè)量成為可能。
　　本文針對(duì)剪切流傳感器與水下滑翔機(jī)的有效集成問(wèn)題，進(jìn)行如下研究工作。首先，考慮到剪切流傳感器工作要求和滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成條

2、件分析和整體設(shè)計(jì)。其次，分析搭載方式和位置對(duì)湍流測(cè)量的影響，確定湍流測(cè)量系統(tǒng)在滑翔機(jī)上的最佳搭載方式和位置，并進(jìn)行基于湍流測(cè)量的水下滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)特性分析，同時(shí)分析了運(yùn)動(dòng)控制量對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的影響。同時(shí)考慮到測(cè)量平臺(tái)的振動(dòng)會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，使用相干函數(shù)分析振動(dòng)信號(hào)，并采用頻響函數(shù)進(jìn)行濾波，提高了測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。最后通過(guò)水池實(shí)驗(yàn)和海域?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證搭載剪切流傳感器后滑翔機(jī)的運(yùn)動(dòng)性能及湍流測(cè)量的準(zhǔn)確性。
　　本文主要研究成果包括：<

3、br>　　對(duì)湍流測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成條件分析及整體設(shè)計(jì)。一方面，為了滿足剪切流傳感器的正常工作要求，分析了測(cè)量系統(tǒng)集成過(guò)程中對(duì)水下滑翔機(jī)的約束，主要包括滑翔速度、共振頻率、攻角等。另一方面，對(duì)湍流測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵電子元器件進(jìn)行選型分析以及對(duì)外壓殼體進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　使用計(jì)算流體力學(xué)方法分析不同的安裝方式和安裝位置對(duì)湍流測(cè)量的影響，確定安裝位置，并通過(guò)經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性指標(biāo)選擇較好的安裝方式。針對(duì)搭載有湍流測(cè)量系統(tǒng)的水下滑翔機(jī)，基于動(dòng)量定理

4、和動(dòng)量矩定理進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，獲得水下滑翔機(jī)在縱垂面內(nèi)典型鋸齒運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，獲得控制量與狀態(tài)參數(shù)的關(guān)系。
　　研究了測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法，提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。運(yùn)用相干函數(shù)分析振動(dòng)信號(hào)與湍流信號(hào)的關(guān)系，評(píng)估振動(dòng)信號(hào)在不同頻段對(duì)湍流信號(hào)的影響程度，并通過(guò)頻響函數(shù)去除振動(dòng)信號(hào)，從而獲得準(zhǔn)確的湍流數(shù)據(jù)。將原始湍流信號(hào)和去除振動(dòng)干擾后的湍流信號(hào)波數(shù)譜分別與Nasmyth譜對(duì)比，評(píng)定該分析方法的準(zhǔn)確性。
　　研制出湍流測(cè)