浅海中四桨运动舰船产生的轴频电磁场

舰船轴频电磁(EM)场可应用于新型鱼雷武器引信,运动舰船轴频电磁场建模可通过运动的垂直时谐偶极子实现。本文根据单个运动垂直时谐电偶在海水中固定场点产生的电磁场公式,采用基于汉克尔变换的快速FFT算法得到t时刻在固定场点产生的电磁场,通过推导得到4个运动垂直时谐电偶极子在固定场点产生的电磁场公式。通过推导的公式对四桨运动舰船的轴频电磁场实现仿真。     

浅海中影响运动舰船轴频电磁场的因素

舰船轴频电磁（EM）场可应用于新型鱼水雷武器引信,运动舰船轴频电磁场建模可通过运动的垂直时谐偶极子实现.本文通过运动垂直时谐偶极子在浅海环境下产生的电磁场的研究分析了不同影响因素对舰船轴频电磁场的影响.运用基于汉克尔变换式的FFT变换算法对偶极子所得到的电磁场解析式进行了数值模拟,模拟得到了不同影响因素下舰船轴频电磁场的仿真结果.     

运动多桨舰船在浅海中的轴频电磁场计算及仿真

以时谐电磁场麦克斯韦方程组及多层媒介条件为基础,引入了电磁场相对性原理及洛仑兹时空变换公式,推导了运动垂直时谐电偶极子在n层均匀、线性、各相同性导电介质中的电磁场分布计算公式。该公式可用来对不同情况下浅海中电磁场进行建模。最后,以浅海中多桨推进运行舰船为仿真对象,建立了浅海条件下三层媒介模型,对运动舰船产生的轴频电磁场进行仿真计算,仿真结果表明了论文推导的计算方法的有效性。     

浅海条件下垂直时谐电偶极子在空气中的磁场

为分析船舶轴频磁场在空气中的传播特性,把船舶的轴频电流等效为垂直时谐电偶极子,对3层介质中垂直时谐电偶极子在空气层产生的磁场进行求解。借助麦克斯韦方程组和电磁场边界条件建立了垂直时谐电偶极子在空气中矢量磁位的模型,由矢量磁位推导了磁场三分量的表达式,并利用快速汉克尔变换对包含贝塞尔函数积分的磁场进行数值计算。最后,通过碳棒电极在海水水池中的实验,验证了本文的实用性和有效性。     

四分层媒质中垂直时谐电流产生的电场

为了研究舰船螺旋桨转动产生的轴频电场在浅海中的分布规律,在麦克斯韦方程理论基础上推导了四分层媒质中垂直时谐电流在本层导电媒质中产生的电场理论公式,并通过数值方法仿真分析了电场强度三分量的空间分布规律以及与海底电导率的关系。结果表明,电场纵向分量呈双峰对称分布,而横向和垂向分量呈单峰对称分布,当场源距离较大时海底电导率大小对场强影响十分明显,电导率越小水平方向场强越大而垂直方向场强越小。     

水平电流元在深海中的电场强度算法研究

对水平时谐电流元提出新的镜像法求解方法,对舰船采用水平时谐电流元进行建模,并应用改进的镜像求解法来研究腐蚀相关轴频电场在均匀、线性各向同性半无限大的导电介质中所产生的电场强度。通过对水平时谐电流元的整体镜像,结合数值方法求解海水中的矢量磁位A,并应用矢量磁位与电场强度的关系对水平时谐电流元在海水中任一点产生的电场强度进行推导。最后对某一海水深度产生的电场强度通过实验验证和相同条件下的Matlab仿真进行结果对比,验证其正确性和实用性,并为海上舰船电场测量提供理论基础。     

应用模糊数学的舰船射频电磁场曲线拟合计算方法

目前研究的舰船射频电磁场曲线拟合计算方法在时域和频域上都难以达到期望吻合度,电磁场曲线精度过低。为了解决上述问题,应用模糊数学研究一种新的舰船射频电磁场曲线拟合计算方法。从幅频变化规律和时域变化规律2个角度出发,确定舰船射频电磁场的特性。引用模糊数学理论,获得舰船航行过程中电磁场曲线拟合函数,在直线和曲线下生成PPC,根据生成的PPC结果实现曲线拟合计算。实验结果表明,应用模糊数学的舰船射频电磁场曲线拟合计算方法能够从横荡、垂荡、纵遥等多种方向实现拟合,得到的拟合曲线计算结果与期望值吻合度高,甚至可以达到完全吻合,计算能力更强。     

海洋环境对舰船水下电磁场测试的影响

主要从海洋环境电磁场和海洋环境参数2个方面,针对舰船水下电磁场测试产生影响的海洋环境进行分析。在海洋环境电磁场方面,通过长期观测得到的环境电磁场规律对舰船水下电磁场测试频带内的影响进行分析;在海洋环境参数方面,则通过数值仿真来研究环境参数对舰船水下电磁场测试的影响。     

舰船轴频电场的轴地有源补偿技术

为了有效减少舰船轴频电场的影响,降低舰船的暴露率,在分析轴频电场产生机理和相关电学特性的基础上,提出舰船轴频电场的轴地有源补偿方法,分析轴地有源补偿系统的原理,设计系统的控制框架和功能框架。研究舰船轴地微弱信号监测与调理技术以及电场抑制系统的判断与控制技术,设计轴地有源补偿系统的驱动和功率输出模块,开展轴频电场抑制效果的模拟测试。试验结果表明:除去环境电场的影响,该系统对轴频电场的抑制能力超过75%,可以有效降低舰船轴频电场对舰船隐蔽性的影响。     

基于时谐电偶极子模型的舰船轴频电场衰减规律研究

由于舰船轴频电场在浅海环境下传播距离较远,因此成为舰船探测的特征信号源。本文基于时谐电偶极子模型,通过数值仿真对舰船轴频电场衰减规律进行研究。结果表明,海底平面上,舰船轴频电场纵向分量随距离的衰减速率要小于横向分量,轴频电场沿横向的衰减速率要大于其沿纵向衰减速率。17 Hz频段内,轴频电场衰减受信号频率影响较小。海底平面上,轴频电场衰减速率随着海床电导率增大而明显增大。     

螺旋桨低频流噪声模拟方法研究

针对DTMB P4119螺旋桨在进速比为0.833时的流噪声进行研究,探讨螺旋桨低频流噪声数值模拟方法。首先采用大涡模拟方法模拟螺旋桨的非稳态流场,然后求解K-FWH方程预测低频流噪声。将计算得到的推力系数和扭矩系数与实验值比较,验证流场模拟的正确性。从流场仿真结果可以看出,螺旋桨表面存在连续的涡脱落现象。声场计算的结果表明:离散噪声远大于宽带噪声;宽带噪声主要由螺旋桨表面的涡脱落引起,宽带噪声引起螺旋桨近场总声压级的周向波动;在同一半径处总声压级沿轴向逐渐减小,在同一平面内总声压级沿径向先增加后减小。     

CFD敞水螺旋桨性能计算分析

根据螺旋桨的投影原理及其型值参数,建立螺旋桨的三维模型。基于计算流体动力学(CFD)理论和CFD商业软件进行研究,采用分区混合网格方案和动网格技术及旋转坐标(MRF)方法,结合RANS方程和RNG湍流模型对螺旋桨三维粘性流动进行数值模拟,得到该螺旋桨的推力及其转矩。经与试验结果比较分析,证实该方法能实现对螺旋桨的敞水粘性流场模拟,预报其敞水性能。     

螺旋桨旋涡发放数值模拟

基于LS-DYNA软件和任意拉格朗日—欧拉(ALE)方法,建立螺旋桨与流体相互作用的有限元模型,数值计算螺旋桨固定桨叶在前方来流下的流体动力特性和结构力学性能,分析总结桨叶后方旋涡运动和桨叶内部应力变化的规律。结果表明,螺旋桨桨叶的不规则形状导致了桨叶后方旋涡的相互作用,桨叶单元所在位置的厚度以及该位置与约束位置的距离决定了单元应力的大小。数值模拟得出的结论对研究螺旋桨"唱音"现象有一定的参考价值。     

吸盘挖泥船采用全电力驱动系统设计论证

通过对定距桨推进器与调距桨推进器的比较,以及针对该吸盘挖泥船全电力驱动配置方案和一拖二(柴油机拖动螺旋桨和轴带发电机)动力配置方案的主要性能与参数进行论证分析比较,得出推荐采用全电力驱动配置方案的结论,并对全电力驱动配置方案中采用何种电力驱动方式及配电系统进行简单论证,为船东选择采用全电力驱动配置方案提供技术支持。     

基于滑移网格技术计算螺旋桨水动力性能研究

基于RANS方程的CFD软件数值模拟螺旋桨定常和非定常的水动力性能.定常计算采用多重参考系MRF模型,分别采用标准k-ε的湍流模型,RNG k-ε湍流模型和Reliable k-ε湍流模型模拟在不同进速系数时的推力系数和转矩系数.将模拟的数值结果与试验值相比较,计算结果表明,采用Reliable k-ε湍流模型计算出的推力系数与转矩系数与试验值基本吻合,并以该结果为初始场,通过滑移网格技术,采用单机并行计算螺旋桨非定常水动力性能.相较于定常计算结果更加接近试验值,说明滑移网格技术具有更高的精准度,更加适用于计算螺旋桨的水动力性能.     

数值水池船模自航试验方法研究

同时考虑自由液面、真实螺旋桨的旋转运动,在数值水池实现了船/桨整体流场的数值计算。在既定航速下,推力与船体阻力为螺旋桨转速的函数,通过变化转速得到自航点。文中数值计算得到的自航点与物理水池试验自航点吻合良好。根据数值自航试验结果,不仅可通过积分的方法计算伴流分数与推力减额分数,还可详细分析螺旋桨进流与桨叶的速度、压力分...     

舰载直升机旋翼后向雷达散射截面分析

通过准静态法,建立计算模型,利用物理光学法和物理绕射理论,计算旋转螺旋桨在不同入射角下的后向RCS值,分析旋转螺旋桨的后向雷达散射截面与叶片扭角和叶片数量的关系。认为调整螺旋桨叶片扭角能改变RCS最大值出现方向;增减叶片可改变螺旋桨RCS变化周期,但不会改变RCS最大值。该研究结论对含螺旋桨飞行器的隐身设计具有一定的参考价值。     

Underwater acoustic field and pressure fluctuation on ship hull due to unsteady propeller sheet cavitation

The main objective of this paper is to develop an efficient numerical method which can predict the underwater acoustic field and pressure fluctuation on a ship hull due to unsteady propeller sheet cavitation by linear acoustic theory. In addition, the noise scattered from the ship hull and reflected from the free surface are included. Concerning the computation of the acoustic field induced by unsteady sheet cavitation and forces of a marine propeller, a method is derived without making any approximation about the distance function between the noise source and field point. Thus, this method can be used to predict acoustic pressure at both far and near fields, and this is very important for the scattering problem because the ship hull is located very close to the propeller. For the computation of the scattering problem, a more efficient and robust method is derived in time domain, which can treat multi-frequency waves scattered from underwater obstacles. The acoustic fields of a container ship radiated by the propeller and scattered from the ship hull with free surface is investigated in this paper. The pressure fluctuations of low blade rate on the ship hull induced by the propeller are also computed by the present method and are found to be similar to the results obtained by a panel method satisfying the Laplace equation for the points near the propeller due to the small retarding time. However, for the points on the ship hull away from the propeller, the differences of the results between two methods will increase.     

一种基于磁偶极子模型的铁磁体近场计算方法

为计算铁磁体的感应磁场,在普通磁偶极子模型的基础上,结合微元的思想,研究了微元磁偶极子模型的计算方法,推导出了空间任一点感应磁场值的精确表达式.弥补了普通磁偶极子模型不能精确计算近场源点磁场的不足.分别用普通磁偶极子模型和微元磁偶极子模型计算了圆柱形铁磁体的感应磁场,结果表明,微元磁偶极子模型计算感应磁场精确度较高,可应用于工程实际.