大浪中超临界航行艇的开发

两艘超临界滑行艇模型在静水和波浪中经过试验,并研究了滑行面的升力分布、后体形状和飞溅流反转器的几何形状。这些试验包括:带和不带纵倾楔块的平底、拱形底艇、改变飞溅流反转器的宽度、高度和角度。在挪威260米拖曳水池中的试验表明升沉和纵摇响应同加速度一样都很低。而且,加速度和运动响应随速度上升而下降。我们还研究了超临界航行随波长和速度变化的一些判据。试验结果同早先进行的双体水翼艇和半滑行艇的模型试验作了比较。     

高速滑行艇喷溅特性研究方法

为了研究高速滑行艇喷溅特性,基于商业CFD软件FINE/MARINE开展了三维滑行艇模型三自由度运动性能的实时数值预报,完成了航速V=2～7 m/s,重心距离艇尾38.1%L、35.1%L共计12种工况下滑行艇的水动力特性、运动性能与航速之间关系的计算,并与试验数据进行了对比,二者吻合良好。将艇体表面的流体特征信息(速度场、压力场和水气体积分数等)导入自编的后处理程序,对艇体节点空间坐标重新生成非结构网格,给定喷溅的判断条件,自动识别和处理艇体喷溅区形状及喷溅阻力构成,论文提出的喷溅处理方法为揭示高速滑行艇喷溅流动内部机理及防飞溅结构形式设计奠定了基础。     

水下非接触爆炸作用下潜艇生存概率研究方法分析

建立了一种在进行潜艇生存能力评估过程中,潜艇设备所受冲击加速度的计算方法。将艇体看成初级质量,先求出艇体各处的响应,并把设备看作次级质量,以艇体相应部位的冲击响应输入,然后对设备的冲击响应进行求解,最终给出计算设备损伤概率的计算机仿真流程图。此方法已成功运用于船模实验。     

迎浪规则波中高速滑行艇运动响应数值预报与分析

为准确计算滑行艇在波浪中的水动力性能,基于粘性理论,采用随体网格技术、耦合求解运动方程,完成了滑行艇在迎浪规则波中运动响应的数值预报.对滑行艇运动响应结果采用时域和频域方法分析,给出了入射波的周期与滑行艇固有频率对滑行艇运动响应的影响分析结果,对数值计算值与模型试验值进行比较.结果表明,数值计算方法可以准确且高效预报滑行艇在波浪中高速航行时的运动姿态及水动力特性,为滑行艇设计提供指导和参考依据.     

滑行艇在波浪中的增阻计算

本文利用辐射能量法和非线性运动理论,探讨了滑行艇在规则波中的增阻计算。并在此基础上,建立了两种计算滑行艇在不规则波中增阻的方法。对Fridsma给出的艇模,本文计算值与试验结果的比较表明,符合程度是满意的。     

基于水动力分析的高速滑行艇阻力估算

针对滑行艇高速航行的运动特性进行其动态阻力的估算研究。首先通过分析滑行艇在高速航行时艇体受到的各种水动力,建立其六自由度操纵性数学模型,并利用四阶龙格一库塔法解算滑行艇的运动姿态。然后计算滑行艇高速航行时的动态阻力,所得结果与船模试验数据吻合较好,并对各种滑行阶段的运动特性进行分析,结果表明基于水动力分析的阻力估算方法具有较强的工程实用性。     

三体消波滑行艇工作原理及技术特点研究

本文根据高性能三体消波滑行艇试验资料和实艇设计经验 ,分析并闸述了三体消波滑行艇的创新点及工作原理 ;总结归纳了独特几何形状、尺度对水动力性能的影响 ;叙述了三体消波滑行艇的技术特点。     

潜艇应急上浮稳性研究

通过对应急上浮运动及高压空气吹除主压载水舱规律的简化,给出了潜艇应急上浮运动方程.将上层建筑的背水量作为临时加载,推导出应急上浮稳性计算方法.将非定常势流理论用于应急上浮运动流场分析与水动力计算.考虑了非线性自由表面条件,在应急上浮运动中随时进行流场以及自由表面的运动计算,从而实现了应急上浮运动与流场的耦合求解.采用将艇体及自由表面划分成四边形单元的方法计算流场,用Adams方法计算自由表面运动和艇体上浮运动.文中给出了某潜艇应急上浮运动和稳性的算例,计算结果验证了方法的可靠性.     

高性能槽道滑行艇的运动特性

本文论述了高性能新船型－槽道滑行艇的基本原理、运动特点及其变化规律。根据模型试验的结果，着重讨论了艇体线型，槽道尺寸和形状，静负荷系数和重心位置等阻力特性和耐波性能的影响。     

“101”水翼试验艇的纵向运动及其控制

本文讨论了“101”水翼试验艇的纵向运动及其控制,给出了纵向运动方程。根据艇所遭遇的干扰是随机海浪,采用能量谱分析法,通过电子计算机进行控制系统的设计。并在转台上进行了物理模拟试验,对控制系统作了进一步检验。最后,在有、无自控的情况下进行了多次实艇海上对比试验。 实艇试验结果表明;控制系统效果显著,艇在3级设计海况中能高速平稳翼航,纵摇θ_(3％)<1.2°;升沉加速度h_(3％)<0.4g;水翼不跳出水面,浪亦未击艇体,达到了设计要求。     

基于SQP优化算法的滑行艇结构设计

针对滑行艇艇体结构开展优化设计研究。根据其结构特点,建立艇体结构的优化模型,运用序列二次规划（SQP）算法对该优化模型进行计算。详细介绍了运用MATLAB编程实现该优化计算的步骤;利用该优化算法对滑行艇艇体的部分结构进行优化计算;并与规范计算结果比较。结果表明：艇体结构材料的利用率提高,有效降低了艇体重量。最后运用有限元分析法对优化后的艇体结构进行了单元应力校核,确保艇体结构满足要求。表明SQP算法对滑行艇艇体结构优化有效,具有一定的工程参考价值。     

基于SPH方法的救生艇入水砰击数值模拟

救生艇在自由抛落过程中将与水面发生砰击现象,伴随自由面的破碎、飞溅等强非线性特征,采用拉格朗日系统光滑粒子法(SPH)对该剧烈流动现象进行数值研究.首先对二维楔形体的自由落水过程进行模拟,并与试验结果进行了对比,验证了文中SPH计算程序在艇体入水问题上具有较好的可靠性.随后,考察了楔形艇体截面的舭部夹角对入水过程中自由面的演化过程及结构运动产生的影响.最后,将SPH方法拓展至三维救生艇的入水过程模拟研究中,分析了艇体入水后的自由面变化及艇体运动的三维特征.数值结果表明,SPH方法能够成功应用于具有复杂自由面变化的救生艇入水砰击问题研究.     

潜体波浪中近水面不同潜深和航向时运动和波浪力计算

本文对潜水细长体波浪中近水面运动和波浪力的计算，采用STF理论和Frank源分布紧密拟合方法预报波频运动和波浪力响应；采用Newman细长体方法和3－D修正处理计算垂直面低速潜体的二阶平均波浪与与力矩。该方法和计算程序的实用性和可靠性已经被多次模型结果比较，验证所证实。本文以某一国外典型潜艇为例，计算了七种潜深，七种相浪向下艇体的近水面波频运动响应与波浪力响应，给出了几种运动与波浪力参数变化与浪向变化的计算实例，同时还给出采用线性叠加原理得出的波频运动与波浪力时域历程曲线实例。     

三体滑行艇纵向运动稳定性的数值模拟

为了研究三体滑行艇在高航速下的纵向运动稳定性,利用重叠网格技术对三体滑行艇在失稳时产生的"海豚运动"现象进行CFD仿真。根据艇底的压力分布特征分析了发生"海豚运动"的机理;利用二分法制定了若干计算工况,得到静水航行时的稳定速度上限线和失稳速度下限线,实现了对纵向稳定性界限曲线的逼近。将数值计算结果与模型试验结果进行对比分析,计算值与实验值吻合较好,表明该数值方法具有较好的实用价值。     

带有复合结构的多层隔振系统振动传递及声辐射研究

本文将船体结构与安装在其上的设备和周围水介质合在一起建立了一个数学物理模型，即研究具有机器──上层隔振器──带有粘弹性材料（阻尼处理）的筏架结构──下层隔振器──基座艇体──外流场的艇体振动及声辐射。首先，从复合结构与流体相互作用问题的有关混合边值问题出发，针对声波辐射特点，推导了一种广义形式的Hamilton原理及有限元形式的运动方程。在此基础上，分别推导了带有粘弹性材料的筏架结构和艇体与声学介质耦合的动力学运动方程式。进一步在阻尼处理面积及位置、上下层隔振器刚体变化、基座面板厚度变化等四个方面对浮筏隔振系统声场特性的影响作了详细计算及分析研究，得到了一系列具有工程应用价值的结论。     

滑行艇升沉纵摇运动的二维数值预报

基于CFD软件对滑行艇二维简化模型在均匀来流中的运动响应进行数值分析。根据滑行艇的流体动力数值计算结果实时求解滑行艇的运动响应特性,对4种不同傅汝德数下滑行艇的纵摇与垂荡耦合运动特性进行研究,得到艇体升沉幅值、纵摇角随时间的变化特性,以及阻力、升力和力矩随傅汝德数的变化规律,并分析了艇体达到稳定状态所需时间和滑行过程中艇底动压力的变化特性。研究表明:傅汝德数1.5时达到稳定滑行状态的时间仅为80 s;除了在傅汝德数2.0时发生严重振荡,其余3种情况下滑行艇均能够趋于一种"动平衡"状态。     

一种翼滑艇和滑行艇新型尾鳍研究

介绍新型尾鳍的结构特征并建立减纵摇和减横摇的水动力模型,建立滑行艇和翼滑艇在正横规则波和迎浪条件下的运动微分方程,并利用ЦАГИ法对艇体阻力进行计算。基于Matlab/Simulink建立滑行艇和翼滑艇运动及尾鳍减摇综合仿真模型,并进行仿真计算。算例结果表明,该新型尾鳍控制简单,能够极大地提高滑行艇和翼滑艇航行的动稳性。     

潜艇操纵性水动力数值计算中湍流模式的比较与运用

湍流模式的选取对潜艇操纵性水动力数值计算精度有着重要影响,采用六种湍流模式计算了SUBOFF主艇体及主艇体加指挥室围壳两种模型在一定漂角范围内的潜艇操纵性水动力,并与试验值进行了比较,结果表明SSTk-ω模型更为适合潜艇操纵性水动力计算。在此基础上对SUBOFF全附体模型在一定漂角和攻角范围内的艇体水动力进行预报计算,并对该计算方法应用于潜艇操纵性水动力预报计算的计算精度与适用范围进行了探讨。     

水气双重介质共同作用下滑行艇纵向运动预报

为探究滑行艇水气双重介质共同作用下的运动响应情况,针对喷水推进滑行艇的高速运动原理,建立水气双重介质作用下滑行艇非线性的纵向运动数学模型。分析滑行艇在水气双重介质共同作用下滑行过程中的受力特性,确定艇体受到的重力、浮力、动升力和风压阻力等,改进受风面积和风压力臂的计算方法,提出实时计算滑行艇浸湿长度的计算公式。编写滑行艇纵向运动预报程序,并对不同工况下滑行艇运动的预报结果予以了分析。结果显示,当主机输出功率一定时,计入空气比不计入空气时的航速下降5.1%,升沉量下降0.006 m,纵摇角抬升0.2°,阻力增加1 893 N,动升力减小404 N;而计入风的阻力对滑行艇的运动影响较大,航速下降15.3%,纵摇角增加0.6°,升沉量下降0.021 m,动升力下降1 139 N,阻力增加5 472 N。     

艇体及对接装置的仿真数学模型研究

提出一种用于艇体水下对接的仿真数学模型,分析了水下潜艇与艇体对接装置受到的水流阻力与深水压力,并确定出机械臂旋转的自由度与空间运动距离;构建出数学模型与对接装置的运动方程,求解对接装置中心坐标的空间运动矩阵,与机械臂运动的最优路径,实现水下对接装置与艇体的精确对接。仿真结果表明:本文提出的数学控制模型所确定的机械臂运动角度、距离与理论值重叠度很高,控制误差相对于传统水下对接装置优势明显。