水平电流元在深海中的电场强度算法研究

对水平时谐电流元提出新的镜像法求解方法,对舰船采用水平时谐电流元进行建模,并应用改进的镜像求解法来研究腐蚀相关轴频电场在均匀、线性各向同性半无限大的导电介质中所产生的电场强度。通过对水平时谐电流元的整体镜像,结合数值方法求解海水中的矢量磁位A,并应用矢量磁位与电场强度的关系对水平时谐电流元在海水中任一点产生的电场强度进行推导。最后对某一海水深度产生的电场强度通过实验验证和相同条件下的Matlab仿真进行结果对比,验证其正确性和实用性,并为海上舰船电场测量提供理论基础。     

预条件GMRES(m)算法在钻井隔水管力学分析中的应用

常规的线性方程组解法很难求解钻井隔水管力学计算过程中的大型稀疏非对称线性方程组.以"海流+表面波+内孤立波+平台纵荡运动"叠加作用下的深水钻井隔水管为例,对比6种大型线性方程组的数值解法并结合Wilson-θ法进行有限元编程求解,优选出了预条件的重开始广义极小残量法(i LU-GMRES(m)).研究表明,采用i LU-GMRES(m)算法求解隔水管力学计算中的大型方程组时,每个时间步迭代6次即可使迭代残差降低到10-20,降低了中间数据的内存占用量,提高了数值计算效率和精度;实例表明,内孤立波显著扩大了隔水管动力学的幅值包络线,并在内波分界面处对管体施加强剪切作用.     

关于一类特殊形状线性方程组的可解性条件

在许多领域中,常需要解下列形状的线性方程组ABTB-Dxy=fg其中,A∈Rn×n,B∈Rm×n,D∈Rm×m,且A、D对称非负定.本文讨论此种特殊方程组的可解性及有唯一解的充分必要条件,并通过A、B、D、f、g表示出来.     

水下航行体操纵性指数与频率特性计算

本文根据水下航行体的侧-滚运动方程组，经拉普拉斯变换，求解了运动参数的传递函数；并用时域分析法与频率分析法，给出了四阶系统的操纵性指数K，T计算方法与频率特性的计算方法及其算例，以判别航行体的侧向、横滚方向运动的稳定性与机动性。     

水下航行体的K,T与频率特性计算

本文根据水下航行体的侧－滚运动方程组，经拉普拉斯变换，求解运动在数的传递函数，并用时域分析法与频率分析法，最后给出了四阶系统的操纵性指数，ＫＴ，计算方法与下特性的计算方法及其算例，以判别航行体的侧向，横滚方向运动的稳定性与机动性。     

试论网络吸收变换定理及其应用

阐述建立在双口网络定理基础上的吸收变换定理，这是一种新的网络分析方法。文中举例说明当双口网络的两端口负载及基内部某一特定支路（包括含源支路）元件参数变化时，应用吸收变换法来求解，将使分析过程大大简化。     

船舶操纵运动预报计算及三维仿真

以MMG操纵性数学模型[1] 为基础 ,严格导出该模型的无因次化方程组。以WindowsNT为平台 ,采用OpenGL作为图形处理和三维仿真的技术基础 ,选择 4阶定步长Runge Kutta法作为求解方程的数值计算方法 ,积分求解该数学模型 ,获得描绘船舶操纵运动诸参数在时域内的解。考虑到程序的开放性以及后期进一步的扩充和完善 ,预留了接口 ,可以方便地加入其它诸如船舶耐波性等数学模型 ,为全面仿真船舶运动打下基础     

过渡型艇微气泡减阻喷缝尺度影响数值计算(英文)

针对一优良过渡型艇,为喷气需要进行船底断阶,采用有限体积法、SIMPLEC算法和k-ε两方程湍流模型,不计自由面影响,计及气泡与水的相对运动,数值求解包含气液两相流的雷诺平均控制方程组。获得不同喷缝宽度、不同傅汝德数和相对喷气速度下的船舶的阻力特性和气泡浓度分布规律并与模型实验结果进行对比分析。结果显示:在获得高减阻率条件下,Cn随Fr增加而呈非线性增加,当Fr=0.779时,Cn达到最大值;在获得25%减阻率的条件下,Fr=0.973时相对喷缝宽度为0.112所需喷气量最小即喷气所消耗功率最小。计算结果可为高速气泡船喷缝参数设计提供参考。     

一种船舶最小稳性和自由浮态计算的改进算法

船舶最小稳性计算通常是引入最小功原理建立优化模型,利用函数极值条件将其转化为求解一个隐式非线性方程组。通常,采用逐次线性化方法求解该方程组,但其中关键问题是Jacob i矩阵的求解。对于传统算法,Jacob i矩阵中各项的计算公式繁琐,不易推导;公式中还需要不断重复计算船舶的水线面要素,不但计算工作量大,而且影响计算结果的精确度和稳定性,且不易编程。引入差商代替导数的思想来求解Jacob i矩阵,既避免了船舶水线面要素的求解,简化了计算,又提高了算法的可靠性,且便于编程实现。通过算例中计算结果的比较,可看出这一算法收敛速度快、计算结果准确,且适于破损稳性计算。船舶自由浮态计算实质也是求解一个隐式非线性方程组,故同样可用这一方法求解。     

一种优化控制条件下的黎卡提方程的解析解

提出了一种用分块求解黎卡提方程的方法，利用控制条件中的系数特征把一个非线性方程组分解成若干个相互独立的线性和非线性方程组，这样能使求解过程大大简化，节省工作量，使黎卡提方程在最优控制过程中能得到最优解。并以轿车主动悬架最成控制模型作为应用帝例，推导了特定控制条件下黎卡提方程的解析解。通过实例证明文中提出的分块求解黎卡提方程方法是完全可行的。     

双移动载体GPS相对定位系统中整周模糊度快速求解方法

本文应用信息融合的设计思路,在双移动载体GPS相对定位系统中,综合使用了消去法和最小二乘法两种GPS数据处理方法,准确而快速地获得基于单频机的载波整周模糊度,并进一步解决了周跳的检测和修复问题.在最小二乘法求解模糊度时,运用数据解耦处理方法,大大减少了计算量,解决了算法的实时性问题.最后通过实测数据,对算法本身进行了验证.     

一种改进的分数阶Fourier变换目标检测算法

传统的信号检测和噪声分离方法只限于在时域或是频域进行,如果信号和背景噪声有很强的时频耦合,就难于在时频域得到好的检测结果。对此提出了分数阶Fourier变换检测算法做出改进,新的算法具有解除时频耦合和抑制噪声的特性,当选择合适的旋转角度使之与处理信号相匹配,就可以在分数阶Fourier域获得较好的检测结果。仿真实验中利用改进的分数阶Fourier变换算法对运动目标进行检测,结果表明新的分数阶Fourier算法的检测性能优于原分数阶Fourier变换。     

线性方程组求解方法对不规则频率影响范围及消除效果的影响

针对使用边界元方法计算波浪对结构物作用问题中所出现的"不规则频率"现象,对比了直接法与迭代法求解线性方程组时"不规则频率"的影响范围.并基于修改积分区域方法消除"不规则频率"的积分方程,研究了求解方法对"不规则频率"消除效果的影响.计算结果表明,采用迭代法求解会使"不规则频率"的影响范围显著增加,也会影响"不规则频率"的消除效果.因此,推荐使用直接法对线性方程组进行求解.     

分数阶傅里叶变换的数值计算方法研究

由于分数阶傅里叶变换（FrFT）可以看做一种统一的时频变换,已经广泛应用于雷达、通信、声纳等信号处理领域。分数阶傅里叶变换的数值计算是分数阶傅里叶变换走向实际应用的关键。文章首先给出了分数阶傅里叶变换的定义,分析了现有的几种主要的数值计算方法;然后,重点研究了一种最近由Adhermar Bultheel实现的二相数值算法;最后通过计算机仿真验证,该算法精度高、运算速度更快,可以进一步贴近工程领域实时性需求。     

静水外压作用下环肋锥锥结合壳转折区塑性极限分析

本文提出一个合理的塑性流动位移场,应用能量法研究了静水外压作用下环肋锥锥结合壳转折区壳板的塑性极限承载能力,利用梯度法求解相应的非线性方程组。当退化到环肋锥柱结合壳时,本文结果优于文献[3]。文中给出了凸式结合壳转折区发生外凸塑性流动位移场的充分条件。编写了计算机程序并进行了数值计算。     

基于系统矩阵法的船舶推进轴系扭振程序开发

针对船舶推进轴系扭转振动集总参数模型图,建立扭转振动的微分方程组,叙述了使用系统矩阵法处理自由振动和强迫振动的方法,以及如何处理复阻尼矩阵,将振动微分方程组转化成线性方程组,同时介绍了刚度矩阵、惯量矩阵、阻尼矩阵的构成形式,以及各种形式阻尼的处理方法.本文使用MATLAB软件编制了扭振计算程序,计算结果与MAN公司软件对比,误差在可接受的范围内.     

基于高阶面元法的浅水域中船—船水动力相互作用数值预报（英文）

文章开发了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)的三维高阶面元法对浅水域中两船会遇和追越时的船-船水动力相互作用进行预报。该方法采用NURBS精确表达船体曲面,采用配置点法满足离散的边界积分方程,在边界面上的源强分布确定之后采用B样条表达物面速度势分布。基于低速假设,忽略了自由面的兴波效应,采用无穷镜像法处理刚性自由面和浅水效应,采用时间步进法在时域内求解速度势。将文中计算结果与基于RANS方程求解的CFD方法和细长体理论方法计算结果比较,验证了该方法的有效性。在此基础上,分别在不同水深、船间横向间距和船速下进行了系列的计算,分析了这些因素对船-船水动力相互作用影响。结果表明,在相同的工况下,船-船会遇时相互作用力比追越时更大,对水深变化更敏感,而对横向间距不如追越时敏感。     

基于高阶面元法的浅水域中船-船水动力相互作用数值预报

文章开发了一种基于非均匀有理B样条（NURBS）的三维高阶面元法对浅水域中两船会遇和追越时的船-船水动力相互作用进行预报。该方法采用NURBS精确表达船体曲面,采用配置点法满足离散的边界积分方程,在边界面上的源强分布确定之后采用B样条表达物面速度势分布。基于低速假设,忽略了自由面的兴波效应,采用无穷镜像法处理刚性自由面和浅水效应,采用时间步进法在时域内求解速度势。将文中计算结果与基于RANS方程求解的CFD方法和细长体理论方法计算结果比较,验证了该方法的有效性。在此基础上,分别在不同水深、船间横向间距和船速下进行了系列的计算,分析了这些因素对船-船水动力相互作用影响。结果表明,在相同的工况下,船-船会遇时相互作用力比追越时更大,对水深变化更敏感,而对横向间距不如追越时敏感。     

单矢量水听器多目标方位估计的算法研究

矢量水听器可有效抑制各向同性的背景噪声干扰,能同时共点地拾取声场的声压标量和振速矢量信息。这些信息的偶次阶矩组成了以各个目标的声强和方位为未知数的非线性方程组。为了求解该方程组,研究了具有全局最优化概率搜索的快速方法:遗传算法和小生境遗传算法,并对两者的性能进行比较。仿真试验的结果证明了算法的可行性,即基于小生境遗传算法能够实现单个矢量水听器进行多个非相干源目标的方位估计。为了提高弱目标的方位估计精度,又提出了二次小生境搜索方法。     

船体结构数字孪生技术及应用

数字孪生技术可真实复刻物理实体至数字空间进行虚实映射，其框架包括物理世界、数字世界、孪生数据池、服务应用和数据连接等五个维度。船体结构数字孪生即在数字世界中建立载荷物理场与结构孪生体并实时获取结构响应状态，可从设计仿真、生产制造和航行运维三个阶段探讨应用方向。本文针对模型降阶技术，基于本征正交分解法对船体结构位移场矩阵计算得到正交基底，截取主要成分构建低阶方程组，可快速求解得到降阶模型在各工况下的位移推算值。本文方法与传统有限元结果吻合较好，计算效率大幅提升，可实现船体结构响应的实时分析，为构建船舶数字孪生体提供基础支撑。