自治水下机器人(Autonomous underwater vehicle， AUV)是研究海洋、获取海洋中丰富资源的重要手段，随着对海洋全面开发和国际安全防御的需求，在水下执行工作的航行器即将面临更为苛刻的工作要求，比如作业时间增长、工作环境更为恶劣，为确保AUV能够在复杂环境条件下安全工作，有必要针对其结构疲劳进行研究，利用功率流传播特性来探究水下航行器结构疲劳裂纹是很有价值的，本文以小型鱼雷式AUV作为研究对象，深入展开讨论了在推进器系统激励下水下机器人中功率流传播特性，为下一步研究多源载荷激励下结构中振动功率流传播特性奠定了基础。文章首先针对板壳类、圆柱板壳类结构建立了基于功率流方法的波动数学模型，利用数值模型技术得到在无裂纹状态下，结构中输入功率流与壳环频率之间的变化关系曲线，阐明了板壳类、圆柱板壳类结构中振动功率流的传播特性。利用有限元技术研究推进器系统激励下水下航行器结构中功率流分布特性，首先需要针对模型进行边界条件确定以及动力学分析，对于分析模型，文章从小型模块化鱼雷式AUV的壳体外形、模块分布、仪器分配、模块连接机构、十字螺旋桨推进系统等部分介绍了分析模型的基本信息，根据几何参数建立了有限元分析模型，结合结构声强计算公式中选用的单元信息将有限元模型全部划分为QUAD4节点单元，为动力学分析做好前处理准备。利用有限元特征值求解及虚拟质量法分别计算了水下机器人有限元模型的干模态与湿模态，得到了在真空状态下与工作水深状态下AUV的固有频率与振型，说明了水压对壳体模态的影响，然后根据计算的特征值确定出谐响应分析所需加载的激振力频域，最后结合十字螺旋桨推进系统，建立了其数学模型与CFX水动力分析模型，得到在不同的工作条件下流线形体所受到的摩擦阻力与压差阻力，确定出动力学分析时所需要加载的推进系统激振力。根据确定的边界条件对模型进行谐响应分析，得到小型模块化鱼雷式AUV壳体脊线上特征点的动力响应曲线，绘制输入功率流变化曲线，将数值模拟结果与有限元结果进行了对比，说明了有限元模型的可靠性，参照QUAD单元结构声强表达式，提取NASTRAN计算数据中的相应参数，利用matlab处理运算理数据得到AUV脊线上特征点在全频域范围内结构声强变化曲线以及AUV形体中功率流传播曲线，结合PATRAN中PCL语言，对模型进行后处理，得到AUV中功率流等值线分布图，文章前后呼应展现了推进器系统激励下水下机器人中功率流传播特性，为水下机器人结构疲劳提供了新思路，有利于对结构中疲劳裂纹扩展规律做进一步研究，文章最后，利用FEM优化平台结合振动功率流思想提出AUV外形优化方案，并根据该优化方案求解了壳体尺寸最优解，以蛛网图的形式对比了高低频处结构声强振动幅值与波动范围，印证了此优化思想。