一种模态切换水下机器人初步设计

介绍一种新型模态切换水下机器人的设计方案,该机器人用模态切换装置实现了浮游与爬行清污作业的自由切换,控制原理简单、活动范围广、功能强大。介绍了机器人的总体设计方案,重点对机器人的模态切换装置和推进系统进行了设计与论证分析。使用有限元计算软件Simulation对模态切换模块进行了强度校核,结果表明设计强度和刚度均满足使用要求。基于计算流体力学软件Fluent,开展MC-ROV水动力性能的初步研究,完成了推进器电机的选型。     

三维流场的通度计算

针对三维流场,通过对空间单元点、线、面的相关性分析,提出了通度计算方法,以便能够利用有限差分法计算具有不规则障碍物的流场.     

静止水中振荡圆柱流场的数值模拟

通过直接求解原始变量法的NS方程并应用运动网格技术对静止水中的振荡圆柱粘流场进行了数值模拟,计算了KC数在4种流态区下的振荡圆柱流场并分析了对圆柱受力的影响.与文献结果的比较说明本文所建模型是合理的,可用于相关问题的研究.     

水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇纵向运动预报

为了探究水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇的运动响应,本文基于喷水推进滑行艇的高速运动原理,建立了水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇非线性纵向运动数学模型。分析了在水气双重介质共同作用下可控水翼滑行艇滑行过程中的受力特性,确定了艇体受到的重力、浮力、动升力、水翼的升阻力及力矩等。提出了可控水翼对滑行艇运动过程中的升沉量和纵倾角的控制策略。完成了0~8级线性风、周期风、随机风作用下水翼变攻角和水翼变攻角+纵向运动对滑行艇运动升沉量和纵倾角控制结果分析。结果表明,当主机输出功率一定时,水翼变攻角可以控制滑行艇的升沉量,弱化纵倾角幅度,而水翼变攻角+纵向运动可以同时控制滑行艇的升沉量和纵倾角。本文为水气双重介质共同作用下可控水翼对滑行艇纵向运动预报提供了有效的研究方法。     

舰船航态监测及预报系统研究

基于随机理论基础的研究方法 ,应用矩函数法求解随机风浪中舰船的非线性横摇响应 ,提出了风浪中舰船安全航行的动稳性简化指标 ,研究建立将理论研究成果与测量技术、数据处理、计算机应用相结合的舰船浮态、稳性监测系统数学模型 ,给出舰船航态监测及预报系统设计方案     

船舶操纵性能优化设计方法研究

分析了描述船舶操纵性能的在个操纵性指数,建立了以操纵性能为目标函数的优化模型,利用离散复合形方法给出了船舶主尺度、船型系数和舵面积等几何要素的优化计算方法,并给出某货船的计算实例。     

两船在波浪载荷作用下的运动响应分析

基于波浪辐射／绕射理论,利用水动力分析软件AQWA研究两船在波浪作用下的运动响应特性,给出驳船受浮式生产储油船(FPSO)影响时的附加质量和辐射阻尼,分析了驳船的漂移力和运动响应。计算结果表明．当两船间距为5 m 时驳船的附加质量比间距为10 m 时的值大2倍多．驳船的附加质量和阻尼随着间距的减小逐渐增大：在间距30 m 时,驳船的速度越小所受的漂移力就越大．并且驳船的横摇和首摇运动就越剧烈。     

仿蟹滑翔机器人水动力外形优化设计

针对一种新型仿蟹滑翔机器人,以提高其升阻比为目标开展外形优化设计研究。对数值方法进行标定,利用计算流体力学(CFD)软件Fine Marine开展仿蟹滑翔机器人初始外形水动力性能计算,给出其阻力和升力曲线;利用CAESES软件对仿蟹滑翔机器人外形进行参数化建模;基于第二代遗传算法开展仿蟹滑翔机器人外形优化计算。结果表明,相比原设计方案,优化后的仿蟹滑翔机器人外形的上浮状态和下潜状态升阻比分别提高了9.46%和7.18%,内部空间体积提升了20.41%。