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水下多分枝拖曳阵是一种先进的探测工具,广泛运用于工业、科研等多领域。本文应用数值模拟来研究该设备的工作姿态及其非线性水动力学特性,主要进行了以下工作: 对比经典算例验证了Orcaflex软件在拖曳系统水动力学研究领域的模拟可靠性。并建立了多分枝拖曳阵模型;讨论拖缆控制器受到的主要作用力。进行了各连接浮标的动力学分析。探究一种有效、可靠的方法来衡量线阵的阵型及其张力变化剧烈程度;相对流速法能够提高分析效率。讨论相对流速法在分析正常运行时的水下多分枝拖曳系统模拟的可靠性;进行了处于稳态、动态运动时的系统对各类因素的敏感性分析。 通过上述研究,得到的主要结论如下: 验证了Orcaflex适用于多分枝拖曳阵的姿态及水动力学研究;在对水鸟进行水动力分析时可以主要研究其升力影响。线缆整体张力变化可由其前端点的张力变化代表;通过讨论阵列首、尾端的变化来衡量线阵的阵型变化剧烈程度;分析结论得:在系统正常拖曳速度下使用相对流速法是适用的;在系统进入稳定运行阶段之后,相对流速法得到的结果与实际拖曳情况下基本吻合;海流速度、拖曳速度对阵列姿态及张力变化影响较大。来流方向的偏转对本侧舷的阵列影响大于另一舷;减速制动不影响线阵的安全性及工作稳定性,但减速度过大或减速冲时过少会导致阵列的摆动加剧,从而使得分枝阵列难以保持平衡;较小角度的转向对装置功能有效性影响不大,但大角度的转向时所转侧舷的阵列间距呈现异常变化,出现张力突变和构型姿态畸变等状况。