在潜艇上应用边界层控制技术的初步经验

主要阐述将研究与开发工作直接应用于实践的示例，即将降合物输送系统应用于船体边界层和利用一阶法来评估在潜艇上使用该系统的价值。     

自动力潜艇热尾流水面热特性的实验研究

本文研究了实验水槽中自动力潜艇热尾流水面热特性,消除了除潜艇自身特征外其他拖动组件对热尾流扩散的影响,更加准确地再现了热尾流的扩散过程。通过热尾流温度分布预测了潜艇热尾流由热流区和冷热流混合区2个区组成,解释了2个区形成的过程,而热流区几乎全部由热流团组成,而且温度相对更高。红外热像仪拍摄的潜艇热尾流水面温度场分布图再次验证了热尾流水面热特性预测的正确性。本文对红外遥感探潜具有一定的参考价值。     

自动力潜艇热尾流水面热特性的实验研究

本文研究了实验水槽中自动力潜艇热尾流水面热特性,消除了除潜艇自身特征外其他拖动组件对热尾流扩散的影响,更加准确地再现了热尾流的扩散过程.通过热尾流温度分布预测了潜艇热尾流由热流区和冷热流混合区2个区组成,解释了2个区形成的过程,而热流区几乎全部由热流团组成,而且温度相对更高.红外热像仪拍摄的潜艇热尾流水面温度场分布图再次验证了热尾流水面热特性预测的正确性.本文对红外遥感探潜具有一定的参考价值.     

潜艇尾迹内波的实验研究

由于潜艇噪声越来越小,非声探潜技术显得越来越重要.实际海洋中存在温度和盐度梯度,水下航行的潜艇产生的扰动和尾流的坍塌会在海洋中产生内波.由于内波存在时间较长,频率范围大,其特征难以消除,所以内波容易被检测到.本文利用直流电导率检测技术,实验研究了潜艇尾迹内波产生的特点和规律,得出了潜艇尾迹内波与分层流梯度的关系和尾迹内波随时间和空间的衰减规律.在线性分层中内波信号在Nt大约为40时还可以检测到.潜艇尾迹内波在空间上可检测到的区域接近椭圆形.实验研究表明利用直流电导率法检测水下潜艇的尾流和内波是可行的.     

轴对称回转体的CFD分析及厚边界层理论计算

本文采用CFD计算技术和厚边界层理论的积分法,对轴对称回转体周围的绕流场速度分布、表面压力、摩擦阻力系数以及边界层厚度分布进行了数值分析计算。本文提供了两种方法的计算结果,并与有关文献给出的试验结果进行了比较和验证。对比表明,计算结果和试验结果的趋势基本一致,在一定程度上验证CFD方法和厚边界层积分法的有效性和可靠性。     

带前置导叶的潜艇尾流场的研究

本文采用发展的ＲＡＮＳ数值求解器，成功地对带前置导叶的潜艇尾流场进行了数值预报。算法中采用ｋ－ε湍流模型和壁函数，计算雷诺数为１０＾７，控制方程在正常网格下差分离散，运用了ＳＩＭＰＬＥＣ和ＡＤＩ技巧。针对潜艇尾端的收缩尖点，发展了一种可在直角坐标系下处理ｒ＝０问题的底面爬升网格技术。前置导叶的影响采用三维力场模型模拟，算例结果表明，本文的方法有效，并在设计者最为关心的桨盘面处轴向速度场已达到小于５     

潜艇尾部流场的数值模拟

对潜艇实艇体周围三维流场进行数值模拟探讨，选用标准k—ε和RNG k—ε两种不同的湍流模式进行雷诺平均N—S方程计算。计算使用Fluent软件得到潜艇三维流场的速度分布，着重研究其尾部螺旋桨盘面处的伴流，并将两种湍流模式计算的结果进行比较。     

潜艇耐压液舱结构应力的三维有限元分析

用三维有限元方法给出了潜艇全实肋板带纵骨式耐压液舱结构应力的分布规律,指出了在耐压船体中,轴向应力很大,局部应力集中明显,结构中的应力存在着明显的非轴对称特性,说明了在耐压船体上加设纵骨对于降低轴向应力具有良好的效果。     

基于边界等效源的舰艇磁异常推算技术研究

用等效源法实现舰艇磁异常推算通常将等效源置于舰艇所占空间内,其位置分布参数常依赖人为经验确定,从而直接影响了等效源法在舰艇磁异常推算中的通用性。针对该问题,从边界积分理论及等效原理出发,分别建立了以边界单层源、双层源和混合源为未知量的边界等效源舰艇磁异常推算模型。与应用于舰艇磁场建模中传统等效源法相比,其等效源只需分布于边界面上,从而大大降低了人为因素的影响。基于磁场测量值来求解边界等效源磁性参数属磁场逆问题,磁场测量数据中信息量的不足通常使其表现出一定的病态性。为减小测量误差等因素对计算结果的影响,应用截断奇异值分解方法对模型进行了求解,并分析了所用磁场数据类型对建模的影响;采用数值算例和船模实验对边界等效源舰艇磁异常模型进行了分析比较。结果表明,基于截断奇异值分解方法求解的边界等效源舰艇磁异常模型,可有效克服传统等效源法在舰艇磁异常建模中的不足,推算结果令人满意。     

Interaction of two three-dimensional explosion bubbles

The interaction of two underwater explosion bubbles was mathematically analyzed in this paper. Based on the assumption of potential flow, high-order curved elements were used to discretize the boundary integral equation and solve it. Assuming that gas inside the bubble follows the isentropic rule, the Euler-Lagrange method was used to trace the evolution of the bubble, and when calculating the singular integral, the singularity of the double-layer singular integral was eliminated by reconstructing a principal-value integral of double-layer potential so that a more precise result could be obtained. Elastic mesh technique (EMT) was also used when tracing the evolution of the bubble interface, and numerical smoothing wasn't needed. A comparison of calculations using this three-dimensional model with results of the Reyleigh-Plesset bubble model shows that the three-dimensional model and calculation method in this paper is practical. This three-dimensional model was applied to simulate the interaction of two bubbles under the action of gravity, and the dynamic characteristics of two bubbles near the surface was also analyzed. Bubbles influenced by surface effects and gravity present severe non-linearity. This paper provides a reference for research into the dynamics of multi-bubbles.     

不同覆盖层对海底管道受落锚冲击防护有效性的试验研究

海底管道是海上油气工程的重要基础设施。随着港口运输规模的不断扩大和海洋油气工程的快速发展,港口航道区域与海底管道登陆段发生重叠情况不可避免。第三方活动造成的坠落物撞击(如船舶落锚),会威胁航道下方埋设的海底管道的结构安全。为了寻求合理的防护措施,保证海底管道的安全运行,有必要对落锚引起的管道动态响应进行研究。文章采用物理模型实验的方法,对管道上方覆盖的纯块石层、混凝土块层+块石层、混凝土块层+橡胶垫+块石层、柔性防护垫层+块石层等不同防护形式的有效性进行了对比研究。利用光纤布拉格光栅(FBG)传感器实时测量管道表面的动态应变响应,分析其沿管道的轴向变化以及极值分布。通过模型试验确定了相对有效的覆盖层形式及设计厚度,为海底管道的设计和维护提供了重要依据。     

波浪对箱形船作用的三维耦合计算模型

为获得具有工程实用价值的港口三维船非线性波浪力的时域计算方法,该文建立了波浪对港口中船非线性作用的三维时域计算耦合模型:用欧拉方程计算船底面下的内域,用Boussinesq方程计算船侧面到港口边界的外域,两域在交界面处匹配条件是流量连续和压力相等.并进行了相关模型实验,实验结果和数值计算结果比较表明该耦合计算模型具有满意的精度.此外,该三维耦合模型数学处理简单,计算效率高,可适用于工程计算.     

基于模糊自适应PID的潜艇深度控制

针对潜艇水下空间运动非线性、参数时变和强耦合的特点,以六自由度方程为模型,设计了基于模糊自适应PID的深度控制系统,并引入积分分离控制,解决了深度控制存在偏差大幅度变化而不易使用积分控制的问题;通过仿真实验证明了该系统的可行性和优越性。实验结果表明,该控制方法相对于常规PID控制,能有效地提高潜艇深度控制的动态性能,控制精度和抗干扰能力,同时减小了舵机的耗损。     

潜艇按照预定空间轨迹运动的控制

控制潜艇按照预定空间轨迹航行,通过减小潜艇实际运动轨迹和预定轨迹的轨迹偏差来提高潜艇的航行控制精度。通过解算,将轨迹偏差变成指令航向、指令深度和指令纵倾,运用最优控制方法来控制舵角的变化,使潜艇较精确的按照预定的空间轨迹航行。     

国外新型核潜艇技术特征研究

近年来,美、俄、英、法等主要海军强国核潜艇发展逐步进入更新换代期,包括美国"弗吉尼亚"级、英国"机敏"级、法国"梭鱼"级、俄罗斯"北风"级和"亚森"级潜艇等。本文通过对这些国外新型核潜艇的研究分析,总结出国外新型核潜艇的技术特征,梳理出未来核潜艇的主要技术发展方向,供我国潜艇设计人员参考。     

潜艇导航系统航向测量及精度评定方法研究

以某型潜艇导航精度试验为例,研究了一种潜艇导航系统航向测量及精度评定方法.评定方法及评定结果获得了潜艇总体设计单位、综合导航系统和武器系统研制单位及使用方的一致认可,并在随后进行的武器发射试验中得到验证,进而为准确分离发射潜艇对武器系统命中精度的影响提供了依据.     

拖曳式通信浮标对潜艇隐蔽性的影响

使用通信浮标是解决潜艇水下安全通信的重要手段之一。本文对拖曳式通信浮标对潜艇隐蔽性的影响进行研究,对机载雷达对潜艇的发现率进行建模仿真,并实例分析装备拖曳式通信浮标后潜艇隐蔽性的变化,获得了有益的效果。     

基于遗传算法的潜艇首端耐压平面舱壁构架分级优化研究

探讨了潜艇首端耐压平面舱壁的结构优化设计,针对舱壁结构复杂、设计变量多、取值离散规格化等难点,确定两级优化方案,即先后分别对舱壁内部主构架和肘板进行优化,采用遗传算法作为优化方法,并利用ANSYS程序对舱壁结构进行受力分析.对遗传算法进行了改进,并在此基础上用MATLAB语言编程实现遗传算法操作,同时编程与ANSYS结合起来,完成结构优化设计.经过迭代优化,得到一个优化方案,优化部分的结构重量较初始方案降低了18.39%.