升力鳍伺服系统非定常水动力特性的研究

重点研究了升力鳍升力及转矩与鳍角的非定常水动力特性。通过对鳍升力和转矩的非定常水动力特性试验数据的分析,提出了升力鳍系统的鳍角与升力的换算关系应建立在非定常水动力的基础上。以Theodorsen理论为基础,利用水动力试验数据,修正了基于Theodorsen理论的计算升力系数的公式,提出了修正的升力转矩非定常水动力的数学模型,经实例计算仿真结果与水池试验结果比较,验证了该数学模型的正确性。利用该数学模型直接计算升力,可以省去复杂的、可靠性低、误差大的升力测量装置及复杂的升力计算。该研究也进一步充实了升力鳍非定常水动力特性的理论研究,解决了升力计算的问题。     

升力鳍实验装置的升力函数发生器

本文重点研究了鳍的动态水动力在升力鳍实验装置上的应用.在分析升力鳍实验装置施力要求的基础上,提出并成功应用神经网络BP算法逼近鳍的动态水动力曲线,然后将训练好的神经网络作为该实验装置施力系统升力函数发生器,实现对实验装置中鳍的施力,该研究也进一步完善了该实验装置.     

螺旋桨水动力性能研究进展

升力面理论的应用日趋完善,面元法和N-S方程的方法已逐渐成为螺旋桨设计与水动力预报的主流,特别是能提供桨叶表面流动精细描述的CFD方法。虽然运用粘性流预报螺旋桨水动力性能的CFD方法较基于势流理论的升力线、升力面和面元法表现出较强的优越性,但是势流理论的完善性使其仍是螺旋桨设计和计算中最常用的工具。本文较全面地介绍了国内外螺旋桨水动力性能研究的最新进展,为螺旋桨相关研究提供参考。     

全方位推进器水动力性能理论预报

本文应用升力线理论建立了全方位推进器水动力性能计算的数学模型，对其在非定常情况下水动力性能计算进行了理论推导，分析了推进器各参数对水动力性能的影响。数值计算结果表明，本文的全方位推进器水动力性能理论预报方法计算值和实验值吻合良好。     

全方位推进器水性能理论预报

本文应用升力线理论建立了全方位一推进器水性能计算的数学模型，对其在非定常情况下水动力性能计算进行了理论推导，分析了推进器各参数对水性能的影响。数值计算结果表明，本文的全方位推进器水动力性能理论预报趱实验值吻合良好     

升力反馈控制减摇鳍系统

对减摇鳍的静态、动态水动力特性进行了分析研究,指出影响鳍的动态升力特性的本质原因.讨论了传统的鳍角反馈减摇鳍设计原理存在的问题,指出鳍角反馈在运动过程中不能正确反映鳍的动态水动力特性.在鳍角反馈的基础上,提出了升力反馈控制方式,通过直接测量鳍上的动态升力作为系统的反馈信号.以某型船的减摇鳍设计参数为参考,采用升力反馈控制,以必要的工程条件为限制条件,进行了角度反馈控制与升力反馈控制的对比仿真试验研究.仿真结果对比显示升力反馈控制可以有效弥补鳍角反馈控制方式存在的控制偏差,使减摇鳍系统的综合减摇能力得到显著提高.     

全方向推进器非定常水动力性能的面元预报方法

研究了全方向推进器非定常水动力性能的面元预报方法,基于螺旋桨面元法建立了全方向推进器的非定常水动力性能计算的数学模型,对全方向推进器的非定常水动力性能进行了数值预报。采用了关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双曲面元以消除面元间的缝隙。用Newton-Raphson迭代过程在桨叶随边满足压力Kutta条件。在计算面元的影响系数时,应用Morino导出的解析计算公式加快了数值计算的速度。为避免数值求导中的奇异性,用Yanagizawa方法求得物体表面上的速度分布。本文计算结果与日本水池模型试验结果、升力线方法计算结果及升力面方法计算结果进行了对比。     

基于RANS 升力法的轴流泵多方案优化设计

传统升力法参考与设计泵性能接近的母型泵以完成两栖车喷水推进轴流泵设计，该方法设计的轴流泵水动力性能存在缺陷和不足，本文基于RANS法，借助于商用软件ICEM（前处理）和CFX（后处理）对传统升力法设计的轴流泵水动力性能缺陷和不足进行改进。在验证RANS法准确性的前提下，在某型两栖车喷水推进器的升力法设计过程中，母型泵与设计泵性能参数相差较大的情况下，通过RANS法对影响轴流泵水动力性能的相关参数进行优化，表明通过弦长优化方案和翼型拱度优化方案的轴流泵改进设计均能达到预期优化目标，其弦长变化比 或拱度变化比 时，其轴流泵的水动力性能较佳，满足最终设计方案需求。     

前缘抽吸对水翼水动力及空泡性能的影响（英文）

为了研究船用水翼前缘抽吸设置对其水动力性能及空泡性能的影响,应用数值模拟的方法进行了系统的计算分析。首先,以NACA0012为研究对象,采用两种湍流模型对翼型绕流进行模拟,通过与实验值对比,确定了合理的湍流模型。随后,计算分析了船用水翼添加前缘抽吸作用后,升力系数、阻力系数和升阻比的变化情况,及对失速角的影响,结果表明船用水翼在前缘布置吸口后可以提高失速角,扩大稳定工作攻角范围,提升翼型升阻比,起到增效的作用。最后,计算了NACA0012翼型及在其前缘加吸口水翼的定常与非定常空泡流动的数值模拟,计算结果表明:定常流动时,在翼型前缘加上吸口,可使空泡尺寸减小,改善了水翼的空泡性能;非定常流动时,加上吸口,可使空泡周期变长,空泡变化范围减小,抑制大规模空泡云的脱落,减少对水翼表面的剥蚀作用,降低空泡对水翼性能的影响。     

基于RANS升力法的轴流泵多方案优化设计

基于RANS法,借助商用软件ICEM(前处理)和CFX(后处理)对传统升力法设计的轴流泵存在的水动力性能缺陷和不足进行改进,并验证RANS法的准确性。以某型两栖车喷水推进器的升力法设计为例,在母型泵与设计泵性能参数相差较大的情况下,通过RANS法对影响轴流泵水动力性能的相关参数进行优化。结果表明:使用弦长优化方案和翼型拱度优化方案后的轴流泵改进设计均能达到预期优化目标,其弦长变化比为0.7或拱度变化比为1.4时,轴流泵的水动力性能较佳,满足最终设计方案需求。     

鳍/被动水舱联合减摇理论研究

本文在综合分析减摇鳍与被动减摇水舱两种减摇装置的优缺点的基础上,考虑某些特殊用途的船舶以及一些大型的军用舰艇在全航速下对船舶平衡要求较高的情况,采用了一种优良的全航速下的减摇方案--减摇鳍与被动水舱联合减摇装置.这种减摇装置将减摇鳍与被动水舱有效结合,有效地克服了减摇鳍与被动水舱的缺点,同时也放宽了对鳍静特征数的要求,这对于装有不可收放式减摇鳍的船舶具有实际意义.针对上述联合减摇装置建立了船舶/减摇鳍/水舱的数学分析模型,并进行了分析讨论.通过对一实船的理论计算,结果表明:鳍/被动水舱联合减摇方案与其它减摇装置相比有明显的优越性,这种装置弥补了减摇鳍和减摇水舱具有的缺点,为船舶减摇提供一种减摇的方法.同时,可在此基础上增加装置的功能,达到一定的经济性.     

应用零航速减摇鳍的海洋机器人近水面时的横摇减摇控制(英文)

A zero-speed fin stabilizer system was developed for rolling control of a marine robot.As a robot steering device near the sea surface with low speed,it will have rolling motion due to disturbance from waves.Based on the working principle of a zero-speed fin stabilizer and a marine robot’s dynamic properties,a roll damping controller was designed with a master-slave structure.It was composed of a sliding mode controller and an output tracking controller that calculates the desired righting moment and drives the zero-speed fin stabilizer.The methods of input-output linearization and model reference were used to realize the tracking control.Simulations were presented to demonstrate the validity of the control law proposed.     

减摇鳍精度安装工艺的分析与应用

结合芜湖新联造船有限公司某船减摇鳍精度安装的实例,提供一种用全站仪找鳍轴中心线,以保证减摇鳍安装精度的工艺。给出了各主要参数的求解方法以及操作流程和注意事项。     

嵌入式FPGA在舰船减摇鳍控制中的应用

文章介绍了现场可编程门阵列（FPGA—Field Programmable Gate Array）的基本组成原理及在舰船减摇鳍控制中的应用。简要说明了舰船减摇鳍的工作原理和随动系统的组成，说明了嵌入式FPGA在减摇鳍随动系统中的应用及其程序设计方法。     

仿驼背鲸减摇鳍升力数值计算

驼背鲸鳍的前缘突出部有利于鳍上的升力提升.提出了一种模仿驼背鲸前鳍的减摇鳍,这种鳍型的前缘有正弦形的突出部.借助计算流体力学软件FLUENT,对这种模仿驼背鲸前鳍的新型鳍型进行了数值模拟流场计算,并与相同几何尺寸的标准NACA0015减摇鳍所测得的水池实验数据进行了对比,发现采用了前缘有圆形突出部设计的新型减摇鳍在相同条件下能提供更多的升力.对升力的增加机理进行了简要的分析.     

减摇鳍液压随动系统响应分析

合理选择减摇鳍液压随动系统响应要求,能够有效地提高减摇鳍液压随动系统的性价比.从理论上分析减摇鳍装置的相位误差对减摇效果的影响,并应用这些理论确定减摇鳍液压随动系统的响应要求.     

减摇鳍装置结构拓扑优化应用研究

比较两种常用拓扑优化方法的原理与特点,并以核心零件十字头为例,探讨拓扑优化在减摇鳍装置结构设计中应用的一般过程.改进后的十字头在满足刚度和强度要求的前提下,重量减少了近40%,且应力分布更加平均.结果表明,拓扑优化能很好地实现减摇鳍装置机械结构的等强度、轻量化设计.     

舰用减摇鳍加强结构的CAD/CAE一体化设计

针对减摇鳍安装部位复杂的结构形式和载荷引起的结构设计和载荷分析问题,以某舰用不可收放式减摇鳍的加强结构为例,探讨了减摇鳍加强结构三维设计、载荷分析和性能评估方法,将三维设计软件CADDS5优秀的可视化技术和有限元分析软件MSC.Patran/Nastran强大的结构分析能力有效地结合起来,对其进行CAD/CAE一体化设计分析,获得减摇鳍加强结构的力学特性,为结构优化提供依据.