水下推力矢量特性试验研究

本文介绍了固体火箭发动机水下推力矢量特性试验。通过测量固体火箭发动机水下工作过程中的推力和侧向力,研究了扰流片和摆喷管两种推力矢量方式的水下推力矢量特性。对扰流片推力矢量方式,获得了推力、侧向力、推力矢量角随发动机喷口堵塞面积比、水深的变化规律。对摆喷管推力矢量方式,获得了推力、侧向力、推力矢量角随发动机喷管偏角以及水深的变化规律。     

基于侧向推力矢量控制的防空导弹抗击TBM问题的研究

针对战术弹道导弹对防空侦察预警系统的合理部署进行了分析,计算出了反TBM防御系统拦截过程中的弹道预测及预定拦截点,为防空导弹火力单元提供较精确的TBM弹道诸元及落点预测值,基于侧向推力矢量控制对TBM实施拦截,达到末端有效抗击TBM的目的。     

基于高速射流的喷水推进器压力腔对推力影响的探究

通过对喷水推进器进行水力学分析,建立了喷水推进器的推力模型。围绕基于高速射流的喷水推进技术,采用对比分析的方法建立了两套模型,运用仿真分析的方法和试验验证的方法分别研究了喷水推进器在有压力腔和无压力腔时推力的大小,得出了压力腔对喷水推进器推力大小影响的结论。     

扰流片式推力矢量控制的气动力学研究

文章基于气动力学中激波的相关原理,通过数值模拟研究了扰流片式推力矢量控制的工作原理、燃气流动偏转以及燃气与扰流片之间的相互作用。以减小扰流片侧向引起的推力损失为目的,基于膨胀波及超声速普朗特-迈耶流动的基本原理,获得了减小扰流片对燃气核心射流影响的基本方法,并通过数值模拟验证了R-73扰流片式推力矢量控制气动设计的合理性,获得了其扰流片、致偏装置的基本设计原则。     

垂直潜射导弹推力矢量控制弹道仿真研究

文章基于"小扰动"假设,采用现代控制理论的最优控制原理对垂直潜射出水弹道建立了推力矢量控制弹道数学物理模型,并编写了相应仿真程序.在考核了控制弹道仿真程序的基础上,对静水弹道和波浪弹道分别进行了推力矢量控制仿真.仿真结果表明,通过推力矢量控制可以使导弹以预先设定的姿态角出水,而且控制弹道具有较好的动态品质.     

翼身融合水下滑翔机翼剖面上基于合成射流的主动流动控制数值研究

为了探究水下合成射流对翼身融合的水下滑翔机翼剖面升阻特性影响的机理,基于计算流体力学（CFD）方法,采用SST k-ω湍流模型,针对不同攻角的NACA 0015水翼开展合成射流控制的数值研究,探究在水翼吸力面不同位置处施加不同动量系数的合成射流对其升阻特性的影响,并分析其作用机理。数值仿真表明：合理的合成射流可有效提升水翼升阻性能;随着合成射流动量系数的增大,水翼升阻性能提升;射流位置也会影响流动控制的效果。     

基于推力数值计算的喷水推进船快速性预报与验证

为实现对喷水推进船航速的快速、精准预报,基于ANSYS-CFX软件平台建立喷水推进器推力的计算流体力学(CFD)模型,采用分块六面体结构化网格离散计算域,采用稳态多参考系法求解雷诺时均的Navier-Stokes方程和SST湍流模型,对喷水推进器内的流场进行数值模拟.采用壁面积分法获取喷水推进器的等转速推力曲线,将其与船阻力曲线相叠加,通过求曲线的交点预报航速.选取可提供推进特性图谱的船A、带双级轴流式喷水推进器的船B和带混流式喷水推进器的船C为例,验证该方法的准确性.结果表明:船A配置的喷水推进器的推力计算值和航速预报值与厂商提供的数值吻合良好,船B和船C的航速预报结果均与实船试航值比较接近,最大偏差小于0.5 kn.结果验证了计算模型的可信性和适用性,进一步表明该方法可较好地指导喷水推进器厂商根据船舶所有人的需求便捷地选出合适型号的喷水推进器.     

基于遗传算法的船舶推力分配方法研究

近年来,海洋资源开发需求的日益增加对船舶推进器系统的性能提出越来越高的要求。当前,推力系统的主流配置方法为过驱动配置法,然而其存在求解效率低、全局范围内性能差等缺点。针对这一问题,本文提出了一种基于改进遗传算法的船舶推力动态分配方法,采用多步优化算法和径向基神经网络进行求解和训练。为提高全局可行域内的计算效率,本文对遗传算法中的交叉变异概率函数及适应度函数进行了优化。仿真结果表明,本文提出的推力分配方法功率消耗小且性能优异。     

基于射流理论的空气中水射流轨迹及扩展范围计算方法

基于射流理论基础,引入射流卷吸假定和动量分析方法,建立计算空气中水射流运动轨迹及扩展范围的射流-动量模型,运用耙吸挖泥船艏喷、吹泥管线等实测数据对模型进行验证和分析,并与部分现有模型进行对比分析。结果表明:射流-动量模型计算射流轨迹与现有模型相当,与实测值基本一致,计算扩展范围与实测值符合较好,较现有模型更具实用性。针对艏喷和吹泥管线的工况特性,推荐了适用的射流扩展系数、吸入空气流速系数这两个射流-动量模型重要特性参数的取值。     

高速高温射流冲击传热特性的数值模拟

射流冲击传热作为一种有效的强化传热方法,射流冲击参数直接影响其传热效果.本文采用数值模拟方法对高速高温射流冲击的传热特性进行了研究,特别研究了喷嘴与冲击面间距离及喷嘴轴线和冲击面间的夹角对其传热特性的影响规律.研究结果对高速高温射流冲击传热特性的理论研究及工程应用都有非常重要的指导意义.     

基于Flow-3D垂直射流冲刷数值仿真技术研究

通航浅水区域的水下生产系统可采用沉箱进行防护,沉箱上方回填一定的土体,检修时需将回填土利用非接触式挖沟机冲开。建立三维射流冲刷数学模型是研究防护装置回填土冲开的一项基础性工作。文章利用Flow-3D建立了三维射流水动力与泥沙冲刷模型,并采用清水射流试验数据和射流冲刷试验数据对模型进行验证。数值模拟结果表明,所建立的模型可以较好地反映喷管下射流的水动力条件、泥沙运动与冲刷坑的发展变化规律。随后,将模型应用于检修工况下防护沉箱上方回填土的射流冲开研究,研究表明目前挖沟机的射流强度足以满足回填土厚1 m时的检修工况。     

基于滑模控制的作动器研究

为有效地消除船甲板由于发动机或螺旋桨不平衡矩所引起的振动,研制了一种新型作动器,其激振频率及激励力幅值均可实现在线调节,由于这种激励幅值的在线调节,使得整个系统的控制方程为非线性,为了消除控制系统参数变化和外部扰动对其跟踪性能的影响,将滑模控制引入其伺服跟踪控制,同时为了减小滑模控制器的颤抖采用了基于趋近律的位置及速度跟踪.仿真及实验结果表明滑模控制器具有较强的鲁棒性和跟踪性能,能有效地控制船甲板的振动.     

Fast evaluation of ship-bridge collision force based on nonlinear numerical simulation

The max collision force of ship-bridge collision is one of the most important references for bridge design. By means of nonlinear digital simulation method, the collision forces of the collisions between rigid bridge pier and ship bow were calculated out for four different ships, whose tonnages are 5 000, l0 000,50 000 and 60 000 DWT respectively. Curves of collision force-penetration and absorbed energy-penetration are obtained, and the data of the max loads are then summarized. On the basis of these curves and data, a set of curves describing the relationships between max collision forces and tonnages of the ships are successfully presented, by which the max collision forces of the ships-bridge with different tonnages and in different velocities can be estimated easily and reliably.     

湍流入流下泵喷推进器力谱特性研究

[目的]旨在解决泵喷推进器在湍流入流作用下非定常力谱不明的问题.[方法]通过湍流生成栅格和频谱合成法相结合的方法,产生具有时间脉动和空间相干结构的湍流,然后将此种方法与模拟相结合,获得泵喷推进器非定常力的宽带谱.[结果]结果显示,所采用的计算方法能够获得泵喷推进器导管、定子和转子合理的非定常力宽带谱;泵喷推进器非定常力...     

湍流入流下泵喷推进器力谱特性研究

转子非定常力是泵喷推进器轴系振动的主要激励源,其产生机理和抑制机理受转−定子干扰流动的影响,需研究其抑制方法。

在泵喷推进器定子后缘引入襟翼结构,利用襟翼作动产生二次流动,改变转子入流条件,调控转−定子干扰流动,达到抑制转子非定常力的目的。以具有前置定子襟翼的Suboff全附体艇后泵喷推进器为研究对象,采用基于SST k–ω湍流模型的URANS方法和动网格技术建立可实现定子襟翼作动的数值模型。针对转子非定常力转子叶频分量的抑制,给出定子襟翼作动规律的表达式。

结果显示,在襟翼作动最优控制下,泵喷的水动力性能变化不超过1%,转子轴向非定常力在转子叶频处下降了83.35%,单个转子叶片轴向非定常力在转子叶频处降低了81.80%;襟翼作动对定子尾迹与转子入流速度的调控是抑制转子非定常力的机理。

研究表明,最优控制下的定子襟翼作动能够在保持水动力性能的同时使转子非定常力特征线谱得到显著抑制,可为泵喷推进器的叶频等线谱控制提供一种新的思路。

     

基于LES方法圆柱绕流三维数值模拟(英文)

采用计算流体软件CFX5中large.eddy simulation(LES)模型计算了均匀流场中三维圆柱绕流的水动力特性.使用有限体积法对三维N-S方程进行求解.数值模拟着重研究了高雷诺数时展向各截面的压力、阻力、升力及涡管特性.数值计算结果表明:展向各截面柱体受力关于中截面对称且小于二维情况,柱体周围流场呈现明显的三维特性.     

带前置定子导管桨非定常力特性计算分析

本文采用数值求解RANS方程的方法对带前置定子导管桨进行了数值模拟,计算了非均匀来流下带前置定子导管桨的非定常力,研究了来流周期数和转定子叶数对带前置定子导管桨转子非定常力的影响规律.结果表明:转子的非定常力主要由转子的进流决定;转子的进流同时受到非均匀来流和定子叶片数的影响;高周期数的非均匀来流诱导的非定常侧向力幅度要小于相同脉动幅度的低周期数的非均匀来流诱导的非定常侧向力幅度;转定子叶数要适配以减小转子的非定常力.本文的研究结果可为低激振导管桨设计及其非定常力特性分析提供基础.     

基于有限元法的Alberich型覆盖层吸声特性研究

基于有限元法研究了附在钢板上并以空气为背衬的Alberich型覆盖层的吸声特性。通过采用无反射流体吸声边界,可以较少的单元很好地模拟无限声学流场。并针对混合型空腔结构进行了吸声特性的分析,有限元分析结果表明,该空腔结构的吸声特性明显优于相同穿孔率的单腔结构。     

矢量阵被动合成孔径算法

随着减震降噪技术的发展,水下辐射噪声水平不断降低,使得采用常规波束形成技术进行声源定位难度加大。基于此原因,本文重点研究矢量阵被动合成孔径技术,该方法将合成孔径应用于矢量线列阵中,通过理论及仿真表明,该方法要优于常规声压阵列,它可以通过较少水听器阵元数目的阵列,得到可以覆盖多个倍频程信号的大孔径的虚拟阵列,具有更高的目标定位精度,而且可以获得长阵具有的阵增益和方位分辨力,降低工程实施难度,适合低噪声目标的辐射噪声测量,具有良好的工程应用价值。     

基于传递矩阵法的船舶推进轴振动特性研究

船舶在航行过程中,通过推进轴系实现船舶发动与推进器之间的能量传递,并通过螺旋桨产生的推动力推动船舶行进。本文利用传递矩阵法进行船舶推进轴振动特性研究,首先利用传递矩阵法计算了船舶推进轴自由振动的计算,然后在此基础上利用扩展的传递矩阵法获得了推进轴强迫振动计算,得到整个系统的累积传递矩阵。最后进行仿真实验来说明本文算法的有效性。