带缆水下机器人转首控制及水动力分析

将缆绳模型与6自由度模型耦合,构建带缆水下机器人数学模型,并通过重叠网格和滑移网格技术模拟机器人的运动和导管螺旋桨的旋转运动。在不同海流作用下对受导管螺旋桨控制的带缆水下机器人转首运动、导管螺旋桨推力特性与海流速度的关系、缆绳受力和机器人水动力性能等进行了分析。数值模拟结果表明,在低海流速度下,带缆水下机器人在导管螺旋桨控制下能完成转首运动,导管螺旋桨的推力会受到海流速度和机器人姿态显著的影响;海流速度对机器人水动力载荷和缆绳的合力也有显著的影响。     

水下机器人逆向运动时导管螺旋桨推力特性的模拟

采用动网格和滑移网格混合技术,运用弹簧光顺和局部网格重构的组合式网格更新方式,在水下机器人系统所处流域以计算流体力学方法求解其N-S方程。数值计算结果表明:采用动网格和滑移网格混合技术模拟水下机器人系统水动力是可以获得正确结果的;水下机器人系统在逆向运动、螺旋桨反转时,由于主体对水流的阻塞作用和外扩作用,使得后桨、左桨和右桨所处区域的水流轴向速度偏小,造成后桨、左桨和右桨所发出的推力都较单桨大。     

水下机器人进行逆向运动时导管螺旋桨推力特性的模拟*

采用动网格与滑移网格混合技术,运用弹簧光顺与局部网格重构的组合式网格更新方式,在水下机器人系统所处流域以计算流体力学方法求解其N—S方程。数值计算结果表明：采用动网格与滑移网格混合技术在模拟水下机器人系统水动力上是可以获得正确结果的；水下机器人系统在逆向运动、螺旋桨反转时,由于主体对水流的阻塞作用和外扩作用,使得后桨、左桨、右桨所处区域的水流轴向速度偏小,造成后桨、左桨、右桨所发出的推力都较单桨大。     

海流干扰下水下机器人快速动态响应的控制方法

为清晰掌握水下机器人的响应运动状态,提出海流干扰下水下机器人的快速动态响应控制方法。利用平面坐标系,确定机器人的主体运动方程,完成海流干扰下水下机器人的运动建模。在此基础上,通过计算海流动力混编结果的方式,换算水下机器人的响应控制推力,并确定动态响应边界条件,完成海流干扰下水下机器人快速动态响应控制方法的搭建。对比实验结果表明,与现有技术手段相比,应用新型控制方法后,水下机器人响应运动速度曲线、加速度曲线与理想曲线间的差值明显缩小,整体响应运动状态得到清晰描述。     

水下滑翔机定常螺旋回转运动特性分析

通过简化滑翔机六自由度运动方程,建立了滑翔机定常螺旋回转滑翔运动的控制方程,给出了求解该方程的迭代计算算法。利用该算法,分别研究了HUST-2号滑翔机重浮力差、横滚角、俯仰角、偏航力及力矩对滑翔机回转运动参数的影响。结果表明,随着重浮力差的增加,滑翔机的滑翔速度、回转半径、俯仰角均接近于线性增加,而攻角与偏角则逐渐减小。滑翔机作回转运动时,存在一最佳横滚角,在该角度下滑翔机即可获得较小的回转半径。随着俯仰角的增加,滑翔机速度与回转半径均基本呈线性增加。垂直尾翼的面积与安装位置对滑翔机的回转特性有重要影响,当安装位置一定时,可通过适当调整垂尾面积的大小来保证滑翔机回转机动的能力。     

基于RANS方程的对拍翼推进器推进性能分析

文章基于RANS方程,应用动网格技术,数值计算分析了一种基于地效应原理的对拍翼推进器的推进性能,探讨了来流速度,拍动频率、振幅对推进性能的影响。计算结果表明拍动频率越高、拍动振幅越大则推进器的推力越大,而推进效率则会随来流速度以及拍动振幅的增大而呈现先增大后减小的趋势;同时对比分析了双翼对拍与单翼拍动产生的推力和推进效率;这种推进器构造简单,仅通过简单的相对拍动就可产生垂直于机翼轴向的推力,通过机翼的旋转就可产生任意方向的推力,能够满足水下机器人做六自由度运动的推力需求。     

水下机器人运动控制与仿真的数学模型

本文首先确定了水下机器人六自由度空间运动模型，为了便于在控制与仿真中应用，本文借助matlab平台，将水下机器人的六个自由度的方程转换为矩阵乘形式，然后结合水下机器人的环境仿真，推力器仿真，舵翼仿真，建立了水下机器人六自由度运动记真器。最后用该仿真器进行了运动仿真，仿真结果与海上试验吻合得很好，表明该仿真系统是符合实际的，该仿真系统采用一种普遍实用的数学模，精度较高，适用于任何类型的水下机器人，对研究水下机器人操纵与控制有很大现实意义。     

横流中水下气泡运动特性模型对比研究

为更好地研究水下气泡的运动规律,开展横流作用下水下气泡的运动特性模型研究。首先以动量定理为基础,推导横流中水下高速气体的射流轨迹模型;其次依据牛顿定理,对水下气泡进行受力分析,建立横流中单气泡的运动数学模型;最后采用龙格-库塔法对2个模型进行求解与分析。结果表明,2个计算模型在各自的气泡速度范围内,能够模拟对应的气泡运动轨迹,而随着横流速度的不断增加,计算结果误差越来越大。研究结果为水下气泡在复杂流场中的运动特性研究提供参考。     

深水张力腿平台非线性涡激特性及水动力性能研究

平台涡激运动易导致立管及系泊系统疲劳损伤,危害其安全稳定性。该文引入雷诺平均法求解NS方程结合DES湍流模型对不同流速下深水张力腿平台三维涡激运动及流场特性进行了数值研究。采用GAMBIT软件建立计算网格,将求解动力学控制方程的代码嵌入UDF求解器中,采用动网格技术实现流场更新并求得作用于平台立柱和浮箱上的瞬时升力和拖曳力。采用最大值统计法和均方根统计法进行数据统计。研究发现:张力腿平台涡激运动流向振幅的大小随着约化速度的增大而增大,但在小范围内波动;横向振幅曲线最大值出现在0°来流、约化速度U~*=8.0处,大小为0.38D;三种来流工况流向平衡位置随无因次速度的增大而增大,但增长速度有所区别,22.5°和45°下流向平衡位置的增加速度要明显大于0°来流;22.5°来流升力系数谱能量较为分散,立柱及浮箱之间的干扰具有强非线性效应;最后对张力腿平台表面压力系数分布及涡量等值面特性进行了分析和探讨。     

基于动网格模型的两栖车辆数值模拟

采用弹簧近似法和网格局部重构法相结合的非结构动网格技术,利用水动力模型耦合6自由度刚体运动和自由水面进行数值模拟,计算两栖车辆的水动力特性。研究结果表明,动网格模型对求解三维流固耦合问题有效,运用数值方法分析两栖车辆水动力特性、预测航速航姿是有效的两栖车辆水上性能的设计方法。     

离焦对光测影响的初步研究

分析离焦产生机理,并通过实验的方法,定量地分析离焦对光测的影响.有助于解决在进行大视场测量时,特别是对大视场内的运动目标位置进行测昔时,在什么位置标定既方便又不影响测量精度的难题.     

龙门吊发动机超速熄火故障分析

宁波北仑国际集装箱码头的龙门吊发动机经常发生超速熄火故障,究其原因是所用的康明斯K-19发动机的执行器容易损坏造成的。分析了产生故障的具体原因,提出了切实可行的解决方案,从根本上解决了这一故障,提高了整体作业效率。     

月池对钻井船阻力性能的影响研究

钻井船是当前海洋工程装备研发的热点,本文考虑月池对钻井船阻力性能的影响,以某245m钻井船为研究对象,采用CFD软件Fine/marine计算不同航速下月池封闭与开敞时钻井船阻力,同时在江苏科技大学拖曳水池中进行缩尺模型试验。通过观察试验现象结合CFVIEW后处理软件,同时对比数值计算和模型试验结果,研究发现：月池开敞时,船身周边流场发生改变,月池内水流周期性剧烈运动形成压力差,导致钻井船阻力增加幅度在25%～30%左右。本文通过探究月池增阻机理,可为钻井船月池设计提供一定的借鉴和参考。     

孤岛孩子放学路上的海事情

9月12日1730时,和过去这两年来的每周五一样,伴着夕阳那金色柔软的余晖,泉州海事局泉港海事处的黄土发和他的同事,早已守候在肖厝渡口的候船处,耐心等待一群特殊旅客的到来。     

轴系法兰连接螺栓数量对振动的影响

法兰连接螺栓数量改变了轴系连接的刚度,从而影响轴系的振动。以某集装箱船推进轴系为研究对象,采用有限元仿真方法,通过改变艉轴和中间轴法兰连接的螺栓数量,分析其与轴系振动间的关系。研究结果表明:增加螺栓数量会增加轴系连接刚度,使轴系低阶固有频率增大,高阶固有频率减小;在发生共振时,靠近螺旋桨端节点的共振幅值较大,远离螺旋桨端节点的共振幅值较小。因而在选配螺栓数量时,应以控制螺旋桨端共振幅值为主;而增加螺栓数量会降低该处的共振幅值,但降低程度逐渐减弱。因此,在选配螺栓数量时,要综合考虑装拆等实际问题,并在规范允许的螺栓数量范围内进行适当调整。     

岸桥小车滑轮压痕分析及对钢丝绳使用寿命的影响

岸桥小车滑轮出现明显压痕,影响钢丝绳的使用寿命。对滑轮压痕产生原因及对钢丝绳使用寿命的影响进行分析。提出了防止滑轮痕产生的措施。     

信息交互质量对作战效能影响研究

针对网络中心战中信息交互对作战效能影响的问题,在分析信息交互在网络中心战中的作用及其对作战效能影响原理的基础上,结合具体实例得出了信息交互能力对作战效能提高的实际结果。     

某行星齿轮减速器箱体改进研究

针对某行星传动齿轮减速器振动大的问题,通过振动测试,得到减速器的固有频率和振动速度频谱图,发现造成减速器振动偏大的原因,进而运用有限元分析软件寻求有效的改进方案.根据测试结果,对有限元计算模型进行反复修正,最终掌握了合理的有限元建模分析方法.通过对减速器箱体进行结构改进,采用验证过的有限元分析方法进行减速器固有频率计算,最终确定了对箱体进行结构改进的有效方案.     

基于CFD的散货船纵倾优化研究

船舶阻力会随着航态的改变而改变。在航速和排水量不变的情况下,通过调节船舶纵倾进而减小航行阻力是1种可靠且通用性强的方法。文章以1万t的散货船为例,基于CFD数值计算仿真工具Fluent的k-ω湍流模型求解RANS方程组,验证Fluent仿真在船舶阻力计算方面的可靠性,并通过调节艏倾和艉倾,计算出相同航速不同纵倾角下的船舶阻力值,提出平浮并非是该船舶最佳航行状态的结论,对船舶实际运营提供指导。在此基础上,提出1种对Fluent进行二次开发以进行更高效船舶阻力预报的方法。     

火药燃烧产物水蒸气对水下导弹弹射弹道模型的影响

本文对采用高温燃气配合冷却水连续注入式调能的水下导弹弹射过程进行分析,考虑了火药燃烧产物中水蒸气的影响,将燃气中的水与冷却水统一考虑,再分为预先集中注入水和连续喷注水两部分。针对燃烧产物及不同阶段注入的水,进行了汽化机理、建压、做功过程分析,并以此为基础,依据弹射进程的不同特点,按3个不同的特征阶段,建立了能量平衡方程和汽化方程,构建了考虑火药燃烧产物中水蒸气的弹射弹道模型基本方程组,该模型的改进提高了水下导弹弹射出筒过程的计算精度。