球形水下机器人滚进特性试验与动力学建模分析北大核心CSCD

[目的]为了探究球形水下机器人的滚进运动规律,以及质量分布对其运动的影响,对其机械机构进行创新设计及分析。[方法]首先,依据牛顿-欧拉方法建立球形机器人的滚进动力学模型;然后,通过地面滚进试验和水下滚进动力学理论研究,分析机器人的质量分配对滚进运动产生的影响;最后,通过搭建仿真环境和虚拟样机,对球形水下机器人在水下和陆地的滚进动力学进行对比分析。[结果]结果表明,当内置小车以恒定角速度输出时,该球形机器人的运动位移呈波动变化且驱动小车在球壳内的摆角也成周期性变化规律;当增加驱动配重时,小车摆角的周期和幅值均相应变小,球形水下机器人的运动更为稳定。[结论]所做研究可为球形水下机器人的设计优化提供指导。     

区域间相互作用大小的时空可视化方法

为解决现有区域间相互作用大小可视化结果缺乏可比性和受时间点限制的问题,提出了一种不受时间点限制的区域间相互作用的时空可视化方法.该方法以空间相互作用模型为基础,将区域中心点作为可视化结果的中心点,分别按区域受到的相互作用总量和与相邻区域间的相互作用计算可视化结果的半径和角度,实现了区域间相互作用的时空可视化.以四川省的7个地区为例,证实了该方法具有较强的可比性和易读性.     

快艇气泡减阻的原理研究与相似比分析

分析了高速气泡船气液两相流动的特征,进而将气泡船复杂的三维流动简化为两维人工气泡绕流的两相流物理模型,并提出了两维人工气泡绕流的相似律.采用有限体积法和VOF方法,建立了两维人工气泡绕流的数学模型.应用该数学模型,研究了气泡船在无气泡、气泡封闭、气泡半开三种典型绕流时的气液流场特性,得到了气泡长度、气泡形状随来流速度、气泡腔压力、气体流量的变化规律,分析得出了在高速气泡船底部形成稳定气泡的力学条件.相关研究结果对高速气泡船底部气泡腔的设计具有指导意义.     

人工气泡船水动力性能试验研究

文章通过试验途径研究了人工大气泡船的水动力性能,试验包括气泡船流量测试试验、气泡船通气对比试验、气泡船与其原型船静水及波浪中对比试验。结果表明,气泡船充气后阻力能大大下降;对于气泡船有一最经济的充气流量;气泡船在静水及波浪中的综合性能均优于常规船型,特别是阻力下降很多。根据试验结果还分析了气泡降阻的原理:具有一定压力的气泡腔,除了减小船底的摩擦阻力之外,还支撑了艇的一部分重量,减小了艇体的吃水,从而阻力也相应地减少。     

新型高速气泡引航船的概念设计

介绍一新型高速气泡引航船的概念设计,包括其开发背景、主要用途、船型特点、性能试验、动力配置等.试验验证该型气泡船的优越性能,其气泡降阻技术可应用于其他船型,以达到降阻和改善耐波性的效果.     

FLUENT计算任意二维剖面受迫振荡水动力

利用FLUENT求解二维任意剖面在深水中垂向强迫振荡问题。将矩型剖面的垂向非定常水动力计算结果与实验值两者进行比较,结果吻合。在此基础上计算加装组合附体的船型剖面的辐射力,验证了组合附体减纵向运动（文中为“垂荡”）的效果,对深化组合附体优化设计具有重要的参考价值。     

海底水力输矿管固液两相流的数值模拟

传统的固液两相流数值模拟方法是将固体颗粒(和液体)作为高密度的液体流处理,这只适用于固体颗粒非常细小的情况如粮食输送、泥沙输送等。对海底采矿的水力输送问题,由于固体颗粒相对于水粒子非常庞大,再作为传统的固液两相流处理不科学。本文对矿石颗粒采用离散元方法、对水粒子采用Fluent方法,并将两者耦合进行固、液耦合流在竖向弯管的流动特性研究,考察了不同入口流速下流体的运动规律和矿石颗粒的运动规律和分布规律。结果表明：由于矿石颗粒堆积在管道底部,导致管道内顶部的水流速度大,底部的水流速度小；随着水流速度的降低,矿石颗粒的堆积效果也更加明显；同时存在某一特定速度,使得其开采效率达到最大。     

球形底栖潜水器概念设计研究

提出了一种能长期在深海自主机动的底栖型潜水器(UBV)概念。有别于传统的水下航行器,底栖型潜水器采用嵌套球体作为基本构型,在球体左右两侧设置流线型观测附体。该潜水器可依靠内部机构改变其重心位置,驱动潜水器在海底连续滚进,还可实现在水中的直航、转向和潜浮,提高了海底环境监测和海床监控能力。