基于水动力系数敏感性指数的水下航行器运动方程简化研究

针对水下航行器操纵运动方程,引入水动力系数敏感性指数的概念.选取了2种典型运动形式进行仿真计算,对某水下航行器水动力敏感性指数进行了合理分级,并以此为根据对水下航行器操纵运动方程进行了简化.对比结果表明,采用仿真计算的方法研究水动力系数与水下航行器操纵性的关系及运用敏感性指数评估水动力系数对操纵性的影响不失为一条可行的途径.     

大阪号油轮在浅水,有限航速下的操纵水动力计算

利用浅水有限航速下操纵船体的水动力计算方法计算了大阪号油轮的操纵运动线性水动力导数，将计算结果与试验结果进行了比较，结果是令人满意的。     

基于RBF网络的操纵水动力预报

在船舶初阶段,要求设计者能够在不断调整船舶主尺度和船型系数的同时,了解所设计船舶的操纵性能指标。其中,操纵水动力导数预报的精确程度无疑对整个船舶操纵性预报工作具有至关重要的影响。文中基于径向基函数（ＲＢＦ）网络提出了预报操纵水动力导数的新方法,并且与试验结果、线性回归方法预报结果进行了比较,与试验结果较为一致。     

基于网格变形技术的全附体潜艇操纵性计算

通过求解瞬态雷诺时均方程和网格变形方程,实现了全附体潜艇平面运动机构试验(PMM)的虚拟仿真,得到潜艇模型所受的水动力分量随时间的变化曲线,依据线性理论求取水动力系数,并与试验值以及直线拖曳试验或回转试验的数值计算结果进行对比.结果显示:PMM数值试验所求得的水动力系数与试验值吻合良好,其中,惯性类系数求解精度较高,除个别系数外,误差都在8％以内.而粘性类系数求解精度不如直线拖曳试验(ORT)或回转试验(RAT)计算精度高,个别系数的计算误差超过了30％.但从数值试验的整体效果来看,PMM数值试验计算精度达到了工程应用的要求.     

分离涡对船舶操纵运动水动力的影响

为了探讨船体分离涡对船舶操纵运动水动力的影响，文中给出了计及“涡的影响因子”的自由表面条件，在新的定解条件下计算了船舶操纵运动时的横向水动力，并与不考虑分离涡影响的计算值进行了比较。     

一种操纵性水动力导数的实用估算方法

目前有很多诸如最小二乘、卡尔曼滤波等系统辨识方法用于船舶操纵性水动力导数的估算．但涉及神经网络的甚少．随着神经网络技术的日益成熟、完善，神经网络在船舶操纵性领域的应用将成为可能．文中介绍了一种基于线性船舶操纵运动方程的水动力导数估算方法，建立了一种基于神经网络的系统辨识模型，并将其应用于分析实船试验数据．结果表明了该方法的有效性．     

导管对螺旋桨水动力性能的影响

以面元法为数值计算方法,采用双曲面元以消除面元间的缝隙.分别计算螺旋桨和导管,二者之间的影响通过迭代方法加以考虑.螺旋桨对导管的诱导速度在导管表面周向平均,导管对螺旋桨的诱导速度在螺旋桨盘面处周向平均,从而使导管周围和螺旋桨周围的非定常流动简化为定常流动.应用该方法编制了程序,计算了导管桨的水动力性能,进一步研究了导管的大小、形状、位置等因素对螺旋桨的水动力性能、表面压力分布、叶片环量分布等的影响.     

特种船型的二维水动力计算

应用Ｆｒａｎｋ精密拟合源仁分布法研究了各种船型在水中振荡的二维水动力系数计算，并用ＦＯＲＴＡＲＮ７７语言编制了水动力系数计算程序，对各种形状的船型剖面进行了计算，特别是特种船型剖面。     

椭球体水动力数值计算

自主开发了数值求解RANS方程的CFD计算软件.采用基于多块结构化同位网格的有限体积方法,各块间采用正接网格对接,并有一层网格的重叠,便于块间的信息交换.采用SIMPLE方法和动量插值法处理速度-压力耦合.对流项采用SMART格式离散,扩散项采用中心差分格式离散,采用SST湍流模式.作为算例之一,给出了6∶1椭球体在不同攻角下定常流场和水动力的数值计算结果,包括物体表面的压强系数、切应力系数的分布及物体所受升力系数、阻力系数和力矩系数随攻角的变化规律,并与国外文献的计算和实验结果进行了比较,符合程度令人满意.     

水中结构振动特性的实验研究

对水中结构的振动特性进行了实验研究.制作了3组不同尺寸的试件,将其放于不同水深的试验水槽中,分别应用共振法和模态法进行动力特性测试,列出了实验步骤和实验结果,讨论了水深对悬臂结构振动特性的影响,得出结构在水中的固有频率均比空气中低,随着水深的增加,结构各阶固有频率降低程度逐渐加大,刚度较小结构的固有频率随水位的升高受水阻尼影响较大等结论.为便于对试验数据的正确性进行分析和判断,在进行水中试验前,利用两种有限元软件计算了悬臂结构在空气中的基频,并与两种不同实验方法测试的结果进行对比,计算数据和实验结果基本吻合.     

Stability Analysis of Two-Point Mooring Autonomous Underwater Vehicle

Static stability analysis of the two-point mooring autonomous underwater vehicle(AUV) is presented.The mathematic model is a set of equilibrium equations describing the attitude of the AUV.The mooring lines are regarded as inelastic catenaries,and five degrees of freedom of AUV are considered.The stability of the system is represented by inequality conditions between several physical quantities and the corresponding limitations.We analyze stability of the prime AUV and find that the AUV has a flow-following tendency,which makes the swing angle big.The result shows that the two-point mooring AUV can remain stable under 2.5 kn ocean current speed,and it will weigh anchor when the speed is greater than 3 kn.Subsequent parametric study reveals the influence of the designing parameters on the stability.     

基于灰熵法的公路货运量和货物周转量关联因素分析

分析了国民经济宏观因素与公路货运量和货物周转量之间的相互影响, 提出了基于灰色关联度算法与熵权法相结合的灰熵关联度算法, 依据《陕西统计年鉴》中近14年的经济数据与公路货运量和货物周转量数据, 研究了国民经济宏观因素与公路货运量和货物周转量之间的关联系数, 给出了各个经济指标对公路货运量和货物周转量的影响程度; 去除各数据之间量纲的影响, 用灰色关联度算法计算经济指标与公路货运量和货物周转量之间的关联系数, 用熵权法计算各经济指标的权重; 基于经济指标的关联系数及其权重, 计算了各个经济指标与公路货运量和货物周转量之间的关联度, 并分析了北京市和天津市公路货运量的影响因素。分析结果表明: 对于经济指标, 公路货运量和货物周转量呈现相似的关联趋势, 陕西省公路货运量与第一产业产值、工业增加值、第二产业产值之间的关联度较高, 分别为0.944 7、0.941 7、0.940 2, 货物周转量与第一产业产值、城镇单位在岗职工平均工资、人均生产总值的关联度较高, 分别为0.920 7、0.915 9、0.915 3;北京市公路货运量与第三产业指数、第二产业指数、人均生产总值指数的关联度较高, 分别为0.716 2、0.714 8、0.710 9;天津市公路货运量与城镇单位在岗职工平均工资、生产总值、第三产业产值、第二产业产值、工业增加值、人均生产总值的关联度较高, 分别为0.862 0、0.855 6、0.853 4、0.851 4、0.851 4、0.851 3。可见: 北京市与天津市公路货运量关联因素分析结果总体上同陕西省基本一致, 主要关联因素都是该地区三大产业产值。     

山区公路事故率与平面线形的关系

统计了2条山区公路的交通事故数据与平面线形数据, 采用角度变化率作为平面线形的表征参数, 对样本路段区间内的事故率与角度变化率进行回归分析, 分别计算了当前样本路段向前0.25、0.50、0.75、1.00、1.50km等多个计算区间上的平均角度变化率。对角度变化率进行二次处理, 利用最小二乘法拟合了事故率与角度变化率之间的曲线关系。分析结果表明: 路段1、2区间内的事故率与角度变化率的拟合判定系数较低, 分别为0.414 2和0.120 8;在当前样本路段向前0.50km的计算区间上, 事故率与平均角度变化率的正二次抛物线关系均最明显, 拟合判定系数分别为0.966 1和0.790 8;当平均角度变化率大约在0.002 0(°)·km^-1时, 事故率最低。     

基于信息熵的铁路冷藏集装箱办理站布局分析

为了克服铁路冷藏集装箱办理站布局分析中主观赋权法带来的局限性,运用模糊数学和熵理论,建立了基于信息熵的多目标决策分析模型,客观地分析出各指标的重要性,通过计算差异性系数、权数,确定出综合分析系数,并根据综合分析系数值的大小进行排序,最后利用实际的数据进行了计算分析,结果表明该分析法是行之有效的.     

基于碰撞危险度模型的AUV三维避障研究

自治式水下机器人(AUV)在复杂海洋环境航行时要求能够及时躲避障碍物.文中建立了基于前视声呐的环境模型,将未知障碍物信息转化到环境中,并对未知障碍物进行属性判断.将水面船舶的碰撞危险度概念应用到AUV的水下环境避障中,建立新的水下三维碰撞危险度模型,仿真实验证明此方法可以使AUV 在多水下运动障碍物的不确定环境中得到较好的局部避碰效果.     

既有隧道扩建工程及衬砌稳定性研究

以当风凹隧道为工程研究背景,采用二维弹塑性有限差分分析方法,研究既有隧道扩建过程中的力学特征及其支护强度;分析并得出既有隧道扩挖与假设新建一座隧道在力学上的主要差异：采用同种施工方法时,因为已有衬砌的作用,在旧洞基础上扩挖将避免对围岩的大面积扰动,且能充分发挥围岩承载力;结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,计算出隧道衬砌的强度安全系数;从位移、应力和安全系数等方面分析并证明了隧道的稳定性,研究成果为类似的隧道设计施工提供参考．     

基于三维时域Green函数法的船舶在规则波浪中的运动数学模型

在小时间区域采用级数展开法, 在大时间区域采用渐进展开法, 在大、小时间过渡区域采用精细积分法, 对三维时域Green函数进行数值计算; 采用线性叠加原理求解船舶辐射与绕射问题, 构造出船舶在规则波浪中的运动数学模型, 并采用数值方法计算WigleyⅠ型船舶和S60型船舶以Froude数为0.2迎波浪航行时的水动力系数、波浪激励力与运动时间历程。计算结果表明: 由于不规则频率的影响, 当量纲一频率为1.7时, WigleyⅠ型船舶的垂荡附加质量计算结果比试验结果小44%, 当量纲一频率为2.5时, S60型船舶的纵摇阻尼系数计算结果比试验结果小43%;随着入射波频率的增加, WigleyⅠ型船舶和S60型船舶的水动力系数和波浪激励力的大部分计算结果与试验结果的相对误差小于30%, 且二者的变化趋势一致; 对于WigleyⅠ型船舶, 当波长与船长比为1.25时, 采用三维时域方法计算的垂荡幅值响应因子和纵摇幅值响应因子分别比试验值小11.3%和4.8%, 采用三维频域方法计算的垂荡幅值响应因子比试验值大48.4%, 纵摇幅值响应因子比试验值小48.4%, 当波长与船长比为1.50时, 采用三维时域方法计算的垂荡幅值响应因子和纵摇幅值响应因子分别比试验值小3.0%和11.3%, 采用三维频域方法计算的垂荡幅值响应因子比试验值大9.8%, 纵摇幅值响应因子比试验值小23.6%。可见, 采用三维时域方法能准确地仿真船舶在波浪中的运动时间历程。     

边坡地震稳定性完全动力分析法

拟静力法和动力有限元安全系数时程分析法在评价地震动作用下边坡的稳定性时具有一定的局限性,拟静力法在分析边坡地震稳定性时无法反映边坡的动力特性,动力有限元安全系数时程分析法将动力问题转化成静力问题,只是在一定程度上考虑了边坡的动力响应.与拟静力法和动力有限元时程分析法相比,完全动力分析法在应用强度折减法的基础上考虑了边坡...     

决策信息为区间数的多属性群决策方法

为了解决群体决策过程中难以精准确定指标权重和专家权重,以及难以得到精确决策信息的问题,提出了一种基于集值统计和信息公理相结合的群决策方法.该方法将决策个体对各指标的决策信息采用区间数表示;用集值统计模型计算决策群体对各指标决策信息的综合评价值,在此基础上引入观点分歧度概念,以判定综合评价值的有效性;以有效的综合评价值作为决策群体期望的指标设计范围,根据信息公理计算各方案的信息含量来判断方案的优劣,并给出该决策方法的具体步骤.最后,通过实例说明了该方法的有效性;实验数据分析表明,该方法在群决策中避免了确定权重的复杂计算过程,降低了决策的复杂度,更加符合决策者的思维习惯.     

Identification of hydrodynamic forces on a flexible pipe near plane boundary subjected to vortex-induced vibrations

Formally,use of system identification techniques to estimate the forces acting on the beam may give information on hydrodynamic forces due to vortex-induced vibrations(VIVs),but no results from such attempts for submarine pipeline spans have been reported.In this study,a pipe model with a mass ratio(mass/displaced mass) of 2.62 is tested in a current tank.The gap ratios(gap to pipe diameter ratio) at the pipe ends are 2.0,4.0, 6.0 and 8.0.The response of the model is measured using optical fiber strain gauges.A modal approach linked to a finite element method is used to estimate the hydrodynamic forces from measurement.The hydrodynamic force at the dominant response frequency is the major concern,and the lift force and added mass coefficients are calculated.Response calculations are performed using force coefficients from the inverse force analysis and the calculated results are in accordance with the experimental data.