潜艇垂直面分离型数学模型及其干扰因子分析

潜艇垂直面分离型操纵运动数学模型是以艇体(H)、螺旋桨(P)、艉附体(R)和围壳舵(B)各自单独的水动力性能为基础,再加上H、P、R、B相互之间的流体动力干扰组成.该模型便于处理实艇和模型的相互关系(如模型舵失速问题的修正等),也有利于了解艇体、螺旋桨和附体对水动力的贡献,同时还便于积累资料和迅速估计设计方案的局部修改带来的潜艇操纵性能的变化,对于工程设计、计算有其独特的优势.潜艇垂直面分离型操纵运动数学的建立关键在于确定干扰系数,模型干扰系数可分为三类,第一类是艇体对附体的干扰系数:γB、ιB、γR、和ιR;第二类干扰系数为附体对艇体水动力的干扰:tB、aB、tR和aR;第三类为螺旋桨对水动力影响κ.文中介绍了干扰系数的确定方法,以及模型与实艇干扰系数换算关系.     

一型两栖无人概念艇的横摇特性初步研究

多栖化是无人艇的未来发展趋势之一。提出一型两栖无人艇的概念艇型,其空气螺旋桨布置采用四旋翼飞行器的布置,水面部分采用类似五体船的形式。制作模型并进行一系列的横摇试验,同时还基于系统辨识方法研究不同侧体位置布置方案下的横摇特性。通过比较,验证了辨识方法的可靠性和数学模型的正确性,得到了该艇型的横摇特性在不同布置方案下的变化规律。     

消声瓦几何生成的测地线法

利用艇体外形曲面型值点阵,构造双三次准均匀B样条曲面的插值函数,再利用测地线微分方程进行测地线的数值求解,生成艇体曲面上任意点任意方向上一定弧长的测地线,用于绘制艇体曲面上消声瓦敷设后的三维边界曲线。对上述消声瓦三维边界曲线的几何生成方法进行了理论探讨,并利用M ATLAB语言进行了编程计算和图形输出。     

利用测地线生成消声瓦几何边线的方法研究

利用潜艇外形曲面型值点阵构造双三次准均匀B样条曲面的插值函数，再利用测地线微分方程进行测地线的数值求解，生成艇体曲面上任意点任意方向上一定弧长的测地线，用于绘制艇体曲面上消声瓦敷设后的三维边界曲线。对以上消声瓦三维边界曲线的几何生成方法进行了理论探讨，并利用MATLAB编程作为计算内核和图形输出，进行了初步实现和验证。     

基于NAPA的圆舭艇快速型线建模方法研究

基于船舶设计NAPA软件平台,使用NAPA自带的NAPA BASIC语言,以圆舭艇为研究对象,利用＂数学船型＂表示艇的型线模型,通过参数输入接口输入艇的设计参数和控制参数,从而快速生成艇的型线模型,同时还能输出艇的静水力性能.并且在参数输入接口中改变参数可以得到所需要的船舶模型,从而有效地将船体型线模型设计与船舶设计软件紧密结合起来,提高了工作效率,为圆舭艇快速型线建模提供了一条新途径,并且为圆舭艇的水动力性能研究提供了方便.     

基于不同航行状态无人艇的水动力模型研究

无人艇操纵灵活,机动性强,在很多方面都有着广泛的应用。但相关研究还比较少。以往的单一水动力模型只是针对特定航行状态进行研究,对于不同的航速,单一的水动力模型已不再适用。因此随着航速不同,建立同一艘无人艇在不同航行状态下的水动力模型,并研究在此模型下无人艇的运动特性成为一个难点,也是研究真实无人艇的一个关键环节。论文在以往学者的研究成果基础上,给出了一种全新的水动力模型,并就某一真实无人艇,研究从静止到高速起滑整个过程的水动力与航速之间的开环变化关系。仿真结果表明了所给模型的有效性。     

潜艇操纵水动力小波神经网络预报方法研究

针对潜艇操纵性优化设计中水动力系数预报问题,在潜艇水动力预报中引入艇体肥瘦指数概念,确定了潜艇艇体几何描述的五参数模型。提出采用小波神经网络方法预报潜艇水动力,确定了神经网络的结构,利用均匀试验设计方法,设计了神经网络的学习样本。在验证CFD预报艇体水动力有效的基础上,完成了样本水动力系数的CFD计算;通过对样本进行学习,完成了潜艇艇体操纵性水动力系数小波神经网络预报。研究结果表明,只要确定适当的输入参数,选择适当的学习样本和网络结构,利用小波神经网络方法对潜艇水动力进行预报可以达到较高的精度。     

三体无人救助艇设计与研发

针对高海况下无人救援设备发展的需求,设计研发三体无人救助艇平台。根据水动力仿真结果和水池拖曳试验结果分析论证所设计三体船的耐波性和阻力性能并给出三体船的总布置图;设计无人驾驶巡航系统和救助系统;研制一艘基于"航行脑"的三体无人救助艇。设计研发成果表明:该三体无人救助艇具有优良水动力性能的船舶型线,其"航行脑"系统可实现智能控制平台、智能通信网关、智能自主航行系统和遇险人员救助装置的控制,利用冷热红外光电跟踪系统,能够实现对遇险人员的监测和救助。     

潜艇操纵性水动力数值计算中湍流模式的比较与运用

湍流模式的选取对潜艇操纵性水动力数值计算精度有着重要影响,采用六种湍流模式计算了SUBOFF主艇体及主艇体加指挥室围壳两种模型在一定漂角范围内的潜艇操纵性水动力,并与试验值进行了比较,结果表明SSTk-ω模型更为适合潜艇操纵性水动力计算。在此基础上对SUBOFF全附体模型在一定漂角和攻角范围内的艇体水动力进行预报计算,并对该计算方法应用于潜艇操纵性水动力预报计算的计算精度与适用范围进行了探讨。     

串列螺旋桨水动力性能的数值预报

为了分析串列螺旋桨的水动力性能,本文运用计算流体动力学理论,结合雷诺时均RANS方程和相对运动参考坐标系对其三维定常粘性流动进行数值模拟。应用Fortran语言编制程序计算螺旋桨的型值点,并采用三次样条曲线拟合各点,建立串列桨三维模型。以某一串列螺旋桨作为研究对象,得到螺旋桨的推力系数、转矩系数以及流域内速度分布等水动力特性参数,并给出敞水性能曲线。计算结果与试验数据吻合较好,验证了数值方法的可行性和准确性。