基于旋转坐标系方法的潜艇旋臂试验数值模拟

潜艇水动力系数对其水动力性能研究具有重要意义。为了获取潜艇旋转导数,本文以结构化网格为背景,采用旋转坐标系方法将潜艇旋臂试验数值模拟转化为定常问题,对Suboff裸艇与全附体在2种不同的湍流模型下进行数值仿真,并与试验数据对比,发现仿真结果与实际较为相符,其中标准k-ω的仿真结果总体优于 RNGk-ω,表明方法可行且拥有较高计算效率。本研究对获取潜艇旋转导数有一定参考价值。     

潜艇操纵水动力数值预报网格与湍流模型选取研究

针对采用计算流体力学(CFD)数值方法预报潜艇操纵水动力中,网格划分和湍流模型选择的问题。以SUBO)FF潜艇模型为对象,对不同网格分辨率的模型进行了水动力计算,对网格的收敛性进行了研究,采用五种不同湍流模型,计算得到了不同漂角下潜艇所受水动力,并和试验结果进行了比较。研究结果表明,在采用CFD数值方法预报潜艇操纵水动力时,纵向力对网格分辨率有较高要求,而侧向力和力矩对网格分辨率要求较低,在湍流模型选择上,采用标准k-ω湍流模型能够获得与试验结果更相符合的计算结果,是目前硬件条件下潜艇水动力CFD预报比较合适的一种湍流模型。     

基于CFD的水下滑翔机水动力导数计算

水动力导数求解是进行水下滑翔机操纵性能分析的基础,为了快速预报水下滑翔机的操纵性能,开展基于CFD方法的水下滑翔机水动力导数计算研究。选用约束模型试验作为水动力导数求解方法,并给出其CFD数值模拟方法;以SUBOFF潜艇模型为例,进行约束模型试验的CFD数值仿真和水动力导数计算。计算结果表明,CFD数值模拟方法可用于水下潜器的水动力导数计算。采用CFD方法对水下滑翔机的斜航试验、纯横荡和纯首摇运动进行数值模拟,并利用最小二乘法拟合仿真数据得到水下滑翔机的水动力导数,为操纵性能分析提供支撑。     

KVLCC2船模斜航运动粘性流场及水动力数值计算

采用CFD商业软件FLUENT对KVLCC2模型的斜航运动粘性流场进行数值模拟,计算得到了不同漂角时的横向水动力、首摇力矩、船体表面压力分布及尾流场,通过将计算结果与试验结果进行比较,验证了文中计算方法的有效性.文中采用SST k-ω和RNG k-ε两种湍流模式进行了水动力计算及流场数值模拟,通过将其结果与试验结果进行比较,得出了SST k-ω模式较RNG k-ε模式更为适合于实际船型的斜航运动粘性水动力计算和流场数值模拟的结论.     

潜艇旋臂回转试验数值模拟

为模拟潜艇回转运动,文中以结构化网格为基础,分别选取了基于固定坐标系的Mesh Motion方法和基于运动坐标系的添加动量源项方法对旋转导数进行预报,对全附体SUBOFF模型进行回转运动仿真,并与试验结果进行对比。结果表明：Mesh Motion方法和添加动量源项方法均满足工程要求,添加动量源项方法计算时,网格数目少,有效降低了计算耗时。最后,根据Y＋的不同分布,文中分析了回转运动中RNG k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型的计算精度和计算时间。     

系列舵翼潜艇水动力系数数值计算及试验研究

操纵性水动力系数的准确计算和测量对潜艇操纵性预报及运动控制起着至关重要的作用。文中以SUBOFF为研究对象,基于切割体网格应用STARCCM+软件完成系列舵翼艇体阻力的数值模拟;采用基于三角形网格的面元法程序和循环水槽操纵性试验2种方法获得系列舵翼缩比模型(λ=2:1)的水动力系数,并研究不同Re下舵角水动力系数的变化趋势。结果与文献[1]对比,验证了STARCCM+对潜艇阻力性能模拟的可靠性以及2种方法获取水动力系数的正确性,为潜艇水动力系数的CFD数值模拟和操纵性预报仿真提供可靠的参考依据。     

潜艇水动力系数数值计算

舰船的水动力系数是衡量舰船操纵性能的重要指标.应用FLUENT软件对潜艇的拖曳及旋臂试验进行数值模拟,得到了潜艇的一系列速度、舵角及角速度水动力导数,与文献结果对比说明所使用的方法是可行的.     

带附体潜艇尾流场的数值模拟与验证

对美国DARPA潜艇模型SUBOFF尾流场进行了数值模拟,采用湍流模型k-ε、k-ω与壁面函数相结合,直接求解RANS方程,并将计算结果与试验结果进行了比较分析,验证了数值方法的可靠性。在此基础上将SUBOFF模型改变为“X”型尾翼,对其尾流场进行了数值模拟分析。     

螺旋桨敞水性能CFD不确定度分析

基于商用PANS代码,利用结构化网格技术和流道计算模型对库存螺旋桨敞水性能进行数值计算,并参考ITTC-CFD不确定度分析推荐规程和基准检验试验数据,对其水动力数值模拟结果进行验证和确认.文中为开展网格收敛性研究,共设计了三套网格,网格加细比为平方根2.同时也分析比较了SST k-ω湍流模型和RNG k-ε湍流模型对网格收敛特性的影响,为螺旋桨敞水水动力数值模拟方法向工程应用方向迈进提供技术支撑.     

基于SR-UKF的潜艇水动力系数辨识方法

[目的]针对潜艇运动模型中水动力系数难以准确获取的问题,采用平方根无迹卡尔曼滤波(SR-UKF)算法进行系统辨识。[方法]首先,以潜艇垂直面运动非线性数学模型为基础,结合SR-UKF算法,建立潜艇垂直面水动力系数辨识模型;然后,利用自动操舵控制潜艇在垂直面进行类正弦机动,将运动仿真生成的数据作为SR-UKF参数辨识的输入,并加入测量误差的影响;最后,通过数值仿真计算对潜艇垂直面机动的6个黏性无因次水动力系数进行辨识。[结果]仿真结果表明,全部待识别水动力系数在3 000 s内均收敛至固定值,通过合适的初值选取,辨识结果与水动力试验所测定标准值的最大误差仅1.5%。[结论]SR-UKF能有效应用于潜艇水动力系数辨识,并可进一步拓展用于实艇的水动力系数辨识。     

转向目标逆合成孔径成像技术

针对水中目标逆合成孔径成像问题,建立了转向(旋转)运动目标的信号模型,研究提出了频域反向投影和等效圆周合成孔径2种逆合成孔径成像方法。理论和仿真分析表明:频域反向投影法的原理清晰,易实现,成像质量较高;等效圆周合成孔径法利用双线性内插和快速傅里叶变换,在逆合成孔径大小少量损失的情况下,有效提高了计算效率。     

环形水槽最佳转速比研究

环形水槽常用于模拟一般河流的水流结构,来研究细颗粒泥沙的起动、沉降等问题,长期以来得到广泛使用。但环形水槽内部存在强烈的不可消除的二次流,通常情况下,可以通过调节剪切环和水槽的转速比来减弱环形水槽二次流。文章通过对比环形水槽实体环形水槽实测流速和数值环形水槽计算的结果,建立环形水槽数值环形水槽。在既定的环形水槽和试验水深条件下,通过改变上下盘的转速研究了环形水槽的最佳转速比,文章认为传统的实体环形水槽率定最佳转速比的方法存在一定不合理性以及不同的实验目的应设定不同的最佳转速比。     

旋转圆柱绕流的流场特性

在亚临界区Re=1.4×105条件下,基于大涡模拟（LES）方法对均匀来流作用下的旋转圆柱绕流进行了数值模拟。通过与非旋转时的实验和计算结果比较,验证了文中计算的准确性。在此基础上,对不同转速条件下（0≤α≤2,α为圆周线速度与自由来流速度的比值）的圆柱绕流进行了数值研究。结果表明,圆柱旋转可以有效地抑制其旋涡脱落,随着转速的增加,可大幅提高其升阻比,主要表现为阻力系数减小而升力系数线性增大。当α=2时,阻力系数和升力系数在经过短暂过渡期后达到稳定。     

推轮转柱舵试验研究

本文介绍了一艘装有转柱舵推轮的单船系泊舵效试验及船队回转试验。试验结果表明,与采用普通舵相比,转柱舵的侧向力增加一倍,船队回转直径减小三分之一。     

纯横荡和旋臂试验的数值模拟

随着计算机技术和粘性流理论的发展,计算流体力学方法逐渐成为研究船舶操纵性的重要方法.拘束船模试验是获得船舶水动力导数的重要方法,而获得水动力导数也是船舶操纵性CFD的重要目标之一.讨论了如何利用CFD方法对不带自由面的船模旋臂实验和纯横荡试验的数值进行模拟,求取船模的位置导数和旋转导数.利用该方法对我海军某型舰船模的纯横荡试验进行模拟,并得到了定性结果,为拘束船模实验的CFD方法研究提供了有益的经验.     

基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法

惯性器件(陀螺仪和加速度计)的性能直接影响惯导系统的精度,针对传统提高惯性器件精度途径存在的弊端,本文提出一种基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法。通过将加速度计输出与输入之间的关系转换为与旋转角之间的关系,利用最小二乘法估计出加速度计的零偏、比例系数、比例系数的非线性误差系数及交叉耦合误差系数,并进行相应的误差补偿。实验结果表明,利用旋转机构能够在100 s内准确估计出加速度计的各项误差系数,经补偿后能消除误差中的倍频分量,使加速度计输出精度大大提高,具有准确、高效、易操作的特点。     

船用旋转机械的振动特征故障诊断

文章介绍了基于振动特征的船用旋转机械故障诊断的理论基础，分析了转子不平衡故障诊断技术，并以船用离心泵为例阐述了诊断方法，证明该技术是简便可行的。     

全回转Z型对转桨推进装置轴系设计

0引言 跨江渡船作为架设在长江上的“浮桥”,沟通了南北交通。为了适应现代交通运输高效、快捷、安全的需求,一种集全回转推进装置和对转桨于一身的新型推进装置——全回转Z型对转桨推进装置将被应用到为汽渡建造的28车汽车渡船上,它既具有全回转推进装置所特有的良好机动性,又具有对转桨装置所特有的推进效率高、空泡性能好及减振降噪的特点,满足了汽渡对机动性及快速性的要求。