带缆水下机器人控制仿真模拟与水动力分析

本文以Fluent多重滑移网格技术对带缆水下机器人系统进行路径跟踪的仿真计算,将收放缆反馈控制与PID算法调节螺旋桨转速的双重控制策略应用于带缆水下机器人系统,并对带缆水下机器人系统升沉运动的控制误差、螺旋桨推力与转速之间的关系、缆绳系统的张力特性以及水下机器人的水动力响应做了分析。文中数值模拟结果表明,双重控制策略下,带缆水下机器人路径跟踪的控制运动较为精确,其升沉运动位移最大误差约为0.2 m;螺旋桨的转速与推力呈正相关性,转速越大,推力也越大;水下机器人沿预定轨迹运动过程中,缆绳系统张力呈现周期性震荡的变化规律,机器人主体受到的水动力荷载与多种因素相关。     

考虑螺旋桨体积力的水下机器人水动力特性仿真

为在初步设计时预测ROV的水动力性能,使用CFD技术进行分析,以ROV模型为例,最大程度地保留ROV内部的构件,使模型更加接近真实状况。分别计算ROV在不同工况下的阻力、不同漂角下的横向力和转艏力矩以及添加体积力模型之后的螺旋桨流场状况,很好地模拟出ROV周围的流场,并与已有的试验数据进行对比。结果验证了CFD水动力仿真的可行性和准确性,并还可预测ROV在螺旋桨作用下的进速等,对ROV设计具有实际的参考价值和指导意义。     

潜艇近海底运动水动力数值计算分析研究

本文以SUBOFF潜艇模型为研究对象,利用FLUENT6.1软件,数值模拟了无限水域下的变攻角水动力特性曲线,与泰勒水池的模型试验结果比较分析表明,数值模拟具有较好的精度.本文用FLUENT6.1软件进一步计算分析了SUBOFF潜艇模型带攻角、带漂角、不同近底距离直航状态下的水动力特性,结果表明:无论有无攻角和漂角存在,潜艇运动(除阻力外)的五个水动力分量随近底距离的变化与"近底距离倒数平方"呈良好的线性关系,例如,Z(H)∝1/H2,或Z′(ζ)∝ζ2,其中ζ=D/H为无量纲近底参数.     

SPH法模拟立面二维溃坝流动应用研究

光滑离子流体动力学(SPH)法是一种纯拉格朗日(Lagrange)无网格方法,近年来发展日趋成熟。对SPH法的基本原理、核函数及控制方程离散格式、边界处理方法等进行了介绍。在此基础上建立了数值水槽模型,模拟了立面二维溃坝流动问题,并将所得结果与VOF法及模型试验得到的结果进行比较,结果表明:SPH法能够捕捉到流体的飞溅及融合现象,适于模拟具有瞬时极大变形等物理力学问题。     

交通波理论在交通瓶颈处的应用分析

根据交通瓶颈处的交通流特性,利用交通波理论建立交通瓶颈处的交通流模型,并对其交通波动进行理论分析,有助于为交通瓶颈处的交通管理控制提供合理化建议。     

深化基础技术研究,为我国船舶工业创新做强服务——从船舶水动力学角度出发的若干思考

从介绍船舶水动力学的任务、研究范围、在整个船舶制造业中的地位和重要性出发,概要地讨论船舶水动力学工程应用中遇到的基础理论问题,以及当今国内外学术界和工程界关注的若干船舶水动力学工程前沿研究方向.同时也从船舶水动力学角度出发,对基础技术研发的重要性、当前的发展趋势和我们可以努力的方向作简单的评述.     

溃坝模拟的光滑粒子流体动力学方法及其粘性特性(英文)

Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a Lagrangian meshless particle method. It is one of the best method for simulating violent free surface flows in fluids and solving large fluid deformations. Dam breaking is a typical example of these problems. The basis of SPH was reviewed, including some techniques for governing equation resolution, such as the stepping method and the boundary handling method. Then numerical results of a dam breaking simulation were discussed, and the benefits of concepts like artificial viscosity and position correction were analyzed in detail. When compared with dam breaking simulated by the volume of fluid (VOF) method, the wave profile generated by SPH had good agreement, but the pressure had only reasonable agreement. Improving pressure results is clearly an important next step for research.     

带缆遥控水下机器人水动力数学模型及其回转运动分析

提出了一种新型的带缆水下机器人系统三维水动力数学模型。在该模型中脐带缆的控制方程由脐带缆任一微段中的力的平衡条件导出,在此基础上以该脐带缆的控制方程为核心,通过引入脐带缆与水下机器人连接点的边界条件而建立起整个系统的三维水动力学数学模型。数值模拟中作用在机器人主体上的水动力载荷和旋转导管螺旋桨的控制力在考虑了它们之间的相互影响基础上以计算流体力学方法求出。该模型的主要特点是克服了现有的带缆水下机器人系统水动力数学模型将系统各组成部分割裂处理、缺乏从系统整体理论框架中去观察脐带缆、水下机器人主体和螺旋桨推进器水动力特征的缺陷,从一种综合、整体的观点去观察分析带缆遥控水下机器人的动力状态。水下机器人在导管螺旋桨作用下回转运动的数值模拟结果表明,利用所建立的数学模型可以对带缆水下机器人水动力状态进行有效的数值模拟。     

多块结构化网格在含附体水面船模粘性流场数值计算中的应用

本文使用RANS方程和剪切应力输运k-ω模型求解含附体的水面船舶粘性流场.整个计算域被分成很多区块,各个区块单独生成结构化网格,在包含不同附体部件的区块之间,网格是不匹配的,交界面处各流场变量由插值计算传递.计算中没有考虑自由液面的影响.从最后计算得到的桨盘面伴流分布结果来看,数值计算较好地反映了桨盘面流场的特征.     

二级喷射器混药植保机流体力学参数计算方法

提出了一种采用两级喷射器混药的植保机,利用风机产生压缩空气,利用射流泵进行水和药液的一级混合,利用喷射器进行压缩空气与药液和水混合流体的二级混合,使药液、水、气达到均匀混合的目的,基于流体力学基本定律和射流泵设计理论,建立了流体力学参数设计方程,用数值算例验算了所述理论的实用性.