载人潜器阻力性能的数值计算和模型试验及船型优化

采用多块结构化网格对某载人潜器模型周围计算区域进行网格离散,采用Realizable k-ε湍流模型对潜器周围绕流场进行数值模拟.在船模拖曳水池中进行载人潜器模型不同艏向角和垂直上升及下潜航行时的阻力试验.将阻力的数值计算结果与试验值进行对比,两者的偏差在可接受范围内.考虑载人潜器主体的舯纵剖面的二维外形,用多岛遗传算法对其粘性流场的阻力数值计算结果进行船型的一体化优化,得到二维阻力最小的优化外形.将舯纵剖面外形的优化结果应用到三维载人潜器主体,比较优化前后的主体阻力.数值计算结果表明,载人潜器主体外形优化前后阻力的优化收效在30%以上.     

基于MOGA的潜器快速性和操纵性综合优化研究

基于Pareto解的多目标优化方法NSGA-II应用至潜器的快速性与操纵性综合优化设计之中。通过回转体潜器阻力性能的数值计算结果建立了阻力的近似计算模型,并与系列模型试验结果进行了比较;通过估算潜器的水动力系数,根据水平面线性运动方程得出水平面操纵运动稳定性和机动性的衡准指标。优化后,得到了阻力与回转直径的Pareto最优解的散点图,设计者可针对不同需求的潜器,从中进行选择,保证了Pareto最优解对应的每一艇型设计方案在满足操纵性要求下阻力最小,或在该阻力值的条件下操纵性最优。     

基于SVR近似模型的潜水器外形优化

流体仿真软件在船舶与海洋结构物概念设计阶段应用广泛。针对潜器外形设计过程中,仿真分析往往需要耗费大量的时间成本,无法直接与优化器结合的问题,本文研究基于支持向量回归机(Support Vector Regression,SVR)的潜器外形优化方法,包括拉丁超立方试验设计选取样本点、基于ICEM的潜器参数化建模和网格自动划分、基于Fluent的阻力计算及SVR模型的构造。采用改进的粒子群算法求解潜器外形优化设计问题,得到了阻力性能优良的潜器外形。     

基于SVR近似模型的潜水器外形优化

流体仿真软件在船舶与海洋结构物概念设计阶段应用广泛。针对潜器外形设计过程中,仿真分析往往需要耗费大量的时间成本,无法直接与优化器结合的问题,本文研究基于支持向量回归机（Support Vector Regres-sion, SVR）的潜器外形优化方法,包括拉丁超立方试验设计选取样本点、基于 ICEM的潜器参数化建模和网格自动划分、基于 Fluent的阻力计算及 SVR模型的构造。采用改进的粒子群算法求解潜器外形优化设计问题,得到了阻力性能优良的潜器外形。     

Influence of seabed sand wave on hydrodynamic performance of submersible北大核心CSCD

[目的]研究潜器在海底沙波地形干扰下的水动力特性。[方法]基于计算流体力学(CFD)方法,使用STAR-CCM+软件并结合重叠网格方法对潜器经过海底沙波的过程进行模拟,计算潜器阻力系数和升力系数在此过程中的变化。[结果]结果表明,当潜器近海底航行时,沙波地形会对潜器产生一定的干扰,当艏部运动至波峰附近时,负升力出现最大值,当艉部运动至波峰附近时,阻力出现最大值;在不同航速下,潜器表面压力分布规律的不同会导致升力系数的变化规律不同;随着近海底距离的减小,海底沙波对潜器阻力和升力变化影响显著,当H/D>5时,海底沙波对潜器阻力和升力的影响可以忽略。[结论]所做研究可为潜器的安全及操纵性能提供一定的参考。     

载人潜器阻力的数值计算方法分析

采用多块搭接结构化O型和H型网格对某载人潜器周围控制域进行网格离散,分别采用四种不同的湍流模型,并改变自由来流湍流强度的设置,对潜器周围绕流场进行数值模拟,得到了适于对潜器周围绕流场进行数值模拟的方法,获得较可靠的阻力等计算结果.将阻力计算结果与试验值进行对比,得出采用不同湍流模型进行数值计算时自由来流湍流强度的改变对于计算结果的影响.分析得出适于潜器阻力计算的湍流模型以及相应自由来流湍流强度的取值,为潜器的阻力预报提供了可行的数值计算方法,为潜器的阻力性能优化奠定了基础.     

基于序贯Kriging模型的潜器型线优化设计

潜器型线优化设计是一个多目标优化问题,在型线设计过程中,阻力性能与包络体积的要求是相互冲突的。为了解决计算流体力学软件如Fluent在进行潜器的外形优化设计时效率低下问题,采用Kriging模型代替仿真模型进行潜器外形设计的策略,其基本思想是：选取设计变量和样本点,利用ICEM软件建立参数化的水动力分析模型,用Fluent软件计算得到样本点的阻力响应值,建立反映设计变量与响应之间关系的Kriging模型,将阻力和体积作为潜器外形优化的两个目标,利用多目标遗传算法求出Pareto最优解。由于采样策略对Kriging模型精度影响很大,本文提出了一种新的序贯采样方法命名为加权累积误差方法,来选取样本点以提高Kriging模型精度。结果表明提出的序贯Kriging建模技术能极大提高潜器型线优化设计效率,同时保证设计精度。     

中高速船加装减纵摇组合附体模型试验

对某常规单体排水式圆舭导弹护卫艇进行加装减纵向运动组合附体的模型快速性试验和耐波性试验。首先进行了小尺度模型的静水阻力试验和规则波试验，优选出阻力和减摇效果均较优的方案。进行了较大尺度模型的静水阻力试验、规则波试验和不规则波试验。试验结果表明减纵向运动组合附体可显著抑制舰船的纵向运动，包括垂荡、纵摇、艏、中、艉部加速度，以及砰击、上浪、波浪增阻等，经优化设计的组合附体尺度和布局对艇静水阻力基本没有影响。     

运输型载人潜器的阻力数值预报

首先对Myring型回转体的阻力数值计算方法进行了讨论。其中着重对回转体周围控制域的网格离散方法及湍流模型的选择进行了讨论。将回转体数值计算得到的结果与实验值进行对比,选出适合的湍流模型,同时验证了计算方法的可行性。其次应用之前提出的数值计算方法,对某型载人潜器的模型进行阻力数值计算,得到相应的阻力系数。最后通过换算得到实艇阻力,并绘制了实艇的有效功率曲线。研究表明,相比于k-ε模型,k-ω模型能更好地计算Myring型回转体的阻力,并且在高雷诺数下有较高的精度,更适宜目标潜器的阻力预报。从目标潜器模型的直航阻力入手,对实艇的阻力进行预报,最后得到其有效功率,为该载人潜器的动力、控制等系统的设计提供了参考。     

基于Simulink的潜器在海浪中运动的实时仿真

以随机长峰波海浪作为模型,利用流体力学和波浪理论的原理对潜器在波浪中的运动进行受力分析,建立了潜器的横摇、纵摇和起伏运动的数学模型,用S函数进行各种海况下波浪力的计算和微分方程的求解,运用Matlab中的Simulink控件对潜器在海浪中的运动进行实时仿真,结果表明该方法能够比较真实地模拟各种海况下潜器在海浪中的运动情况.     

船用比例电磁铁动态性能自动测试系统研究

为了对船用比例电磁铁的改进研究提供试验数据支持,解决测试初始位置手动定位效率低且精度不高的问题,提高电磁铁动态性能测试的精度和效率,研究了一套自动测试系统。该系统采用高精度力传感器及电流传感器,通过可编程控制器(PLC)采集力传感器信号数据,闭环反馈控制步进电机,实现比例电磁铁的测试位置程控定位,消除手动初始定位不准对测试精度造成的影响。自动数据采集和动态性能曲线自动生成、计算、分析功能的实现提高了测试的效率。     

某型直流电机电枢结构优化设计

某型直流电机的电刷长时间磨损产生碳粉而导致电机绝缘电阻低,其相关的结构还存在优化空间。根据实际应用需求,分析直流电机的结构,并对电机加以优化设计。通过试验验证优化设计的电机性能优良,证明优化设计达到预期目标。     

嵌固力作用下砌石护面的稳定性

针对砌石护面的稳定性问题,在前人研究的基础上,进行了砌石护面理论分析以及现场试验研究.考虑块石间的嵌固力对块石进行受力分析,统计分析利用半灌混凝土的护面结构开展的现场试验破坏情况,得出砌石护面的抗风浪能力与块石厚度成正比、与块石外表面成反比、与块石间的嵌固力成正比.因此在进行相关实际工程设计施工时,采取合适的理砌及浇筑方式,能够明显提高护面结构的稳定性.     

柱式桥墩台盖梁的深梁计算与设计

柱式桥墩是公路桥梁设计中普遍采用的结构形式，由于桥梁跨径、斜度、桥宽的变化，很难完全套用现行标准图和通用图，尤其是盖梁标准化程度底，往往需要设计者对盖粱进行内力分析与设计，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》仅对钢筋混凝土盖梁跨高比L／h〉5和2〈L／h≤5的情况进行了抗弯、抗剪承载力规定，而跨高比L／h≤2即盖梁作为深梁的承载力未作规定。文中参照建筑部门规范，论述了盖梁作为深梁时的承载力计算方法和步骤，以及设计的构造要求，并列举了计算实例。     

带制动三相异步电动机出厂自动测试系统解析

首先介绍带制动三相异步电动机出厂自动测试系统的特点,然后阐明带制动三相异步电动机出厂测试系统自动测试电机和制动器的直流电阻、绝缘电阻、工频耐压时的泄露电流的基本方法和合格判定以及电机的匝间绝缘强度及堵转电流及损耗和空载电流及损耗的测试方法和电量测量原理。还介绍了通过手动测试制动器的制动间隙和制动效果,以说明带制动三相异步电动机出厂自动测试系统各项测试的优越性能实际使用表明该自动测试系统有效准确。     

撞角球鼻艏形式和参数变化对阻力影响的研究

通过数值计算及模型试验确定了撞角球鼻艏形式和参数对阻力的影响。针对3个形式各异的球鼻艏方案,开展了CFD计算和模型试验,结果显示:当傅汝德数为0.28时,撞角球鼻艏的剩余阻力系数比无球鼻艏的剩余阻力系数约小20%。以8个主要参数各异的撞角球鼻艏方案为对象,采用CFD技术分析了撞角球鼻艏的参数变化对兴波阻力的影响,并确定了撞角球鼻艏的宽度比和纵向长度比对兴波阻力系数的影响。     

高密度中低速全垫升气垫船越峰问题的探讨与实践

1吨级试验艇属于高密度中低速气垫船,其与气垫密度成平方关系的阻力峰值较大而设计推力相对较小,经采取措施解决了越峰困难问题。原阻力计算方法在阻力峰值处的计算结果不够精确是原因之一,故根据移动压力面兴波理论编制了直接计算兴波阻力的程序,使计算越峰所需推力更接近试验结果。理论计算与工程实践表明,在设计高密度中低速气垫船时需特别关注越峰性能校核,建议第一阻力峰处设计越峰裕度在原计算方法基础上应修正至不小于30%为宜。     

基于实船抗爆炸冲击试验的爆源定位方法

对实船抗爆炸冲击试验中鱼雷爆炸点的几种定位方法进行了阐述,并结合实船抗某型鱼雷爆炸冲击试验的实际测量情况,对各种定位方法的应用效果、适用条件进行了综合比较和分析,提出了实船抗爆炸冲击试验爆炸点定位测量的一种有效方法,适用于其他实船抗爆炸冲击试验和其他型号鱼雷实航打靶试验,具有通用性和推广价值。     

海洋地震拖缆阻力试验研究

海洋地震拖缆是海洋油气资源勘探中的重要设备,为研究海洋地震拖缆在拖曳状态以及有横向干扰时的阻力特性,进行了缩比模型实验。基于应变测试技术,设计研发了一套高灵敏度测力机构,用于间接测量拖缆及其附件的首端张力值,以求得拖缆的实际阻力。通过对实测数据比较,分析了拖缆速度及横向干扰对拖缆阻力的影响。实验结果表明,在低速拖曳下拖缆阻力与速度的三次方成正比关系;在有横向干扰时,拖缆阻力可看作无干扰时的平衡力和与干扰频率有关的正弦脉动力的叠加,当干扰频率一定时,脉动阻力幅值与平衡阻力的比值基本为常数。基于以上实验结果,结合量纲分析法,能够对实际拖缆阻力进行较好的估算。     

开架式ROV动力匹配稳态与动态设计方法

本文针对开架式ROV的设计,提出一种将稳态匹配与动态匹配相结合的动力匹配研究方法。首先根据所设计的ROV,运用Fluent软件对其进行水阻力仿真,得出ROV在不同航速下的阻力,其次对螺旋桨进行特性分析,进而对比螺旋桨不同参数对推力和阻力匹配的影响,同时考虑螺旋桨功率与电机功率匹配,完成ROV的稳态匹配。最后加入动态分析得到最终的动力匹配,并证明其具有较好的运动稳定性以及机动性。