海洋资源的开发近几年逐渐被重视,由于探索海洋仍然存在诸多没有解决的难题,导致人类在开发海洋、利用海洋的研究中进展缓慢,随着陆地资源的逐渐较少,并且近几年“海洋强国”战略的加持,人类加大了海洋探索的投入。人类在探索海洋的过程中,逐渐将目光对焦于“海斗深渊”（Hadal Trench）[1],深渊科学是对深渊区的海洋科学进行研究的科学,深渊科学具有多个研究分支。潜水器作为可以进行大深度航行并且实用性好的一种工具,其研究开发是极其重要的。随着下潜深度由“蛟龙”号的7000m提高至11000m,为保证海底作业时间,如何提高上浮下潜速度成为了全海深载人潜水器研制中需解决的关键问题之一。潜水器无动力上浮下潜速度取决于水动力外形、纵倾角、负浮力等因素,潜浮运动设计需要从快速性、稳定性和操纵性等水动力特性方面进行考虑,由此对潜浮运动进行优化。本课题以上海海洋大学深渊科学技术研究中心正在研发的全海深载人潜水器为研究对象,开展全海深载人潜水器下潜上浮运动优化设计,建立阻力、稳定性、操纵性和下潜上浮参数化数学模型。此项研究对开展全海深载人/无人潜水器的设计、制造以及今后的安全使用等都具有现实意义。为解决上述问题,本论文主要开展了以下工作:（1）对已完成的文献综述进一步总结和细化,通过对国内外全海深载人潜水器研究现状、无动力下潜上浮运动技术现状、潜水器潜浮运动优化方法综述等三部分内容分别展开综述。（2）建立潜水器下潜上浮运动工况的数值计算模型,对数值计算模型的计算域、网格数目、湍流模型进行合理选择,确定计算分析模型。在此基础上,重点开展下潜上浮运动阻力数值计算研究。对比试验结果值,证明CFD方法的可行性,并运用所建立的数值计算模型对潜上浮运动阻力进行预报。设置不同纵倾角的下潜上浮工况,通过数值模拟得到不同下潜上浮运动工况下的阻力数值,进一步,开展不同纵倾角对无动力下潜上浮运动研究,分析纵倾角对下潜上浮运动阻力的影响。（3）潜水器下潜运动与水动力外形单目标优化研究。将以下潜方向为例,选取艉部高度和艉部长度、潜水器高度等参数为优化变量,确定其可行域,基于ISIGHT平台,通过试验设计的方法获取多组试验数据点,再通过集成CATIA、ICEM CFD和Fluent三种软件得到每个试验数据点下对应的阻力值,即样本点通过对这些样本点进行整合搭建出近似模型,并进行全局寻优,将得到的优化结果与原模型结果进行对比,筛选出阻力系数最小的结果,得到优化模型。探究潜水器水动力外形与下潜运动阻力之间的关系。（4）针对潜水器下潜工况操纵性开展研究。对于下潜工况稳定性开展研究,利用空间拘束运动模拟方法,计算潜水器在垂直面的水动力系数,并与利用经验公式计算得到的垂直面水动力系数进行对比,判断数值计算方法的可行性;在完成对于操纵性评价后,建立操纵性优化近似模型。（5）潜水器下潜运动与水动力外形多目标优化研究。通过将阻力性能学科及操纵性学科相结合,综合考虑两个学科设计因素及设计约束对下潜运动进行优化设计,两个学科在优化过程中拥有各自的优化目标,完成对于潜水器下潜上浮运动的优化,主要考虑阻力性能学科及操纵性学科,对于阻力性能学科的优化,将直接将计算成本高的CFD软件作为数学模型代入总体优化模型;对于操纵性学科的优化,采用计算成本低的经验公式作为优化数学模型。