基于Mie-Grüneisen状态方程的水下爆炸数值模拟

由于Mie-Grüneisen状态方程形式比较复杂,给界面的处理带来很大难度.本文通过对Euler方程做分离变量和引入质量分数,完成了Mie-Grüneisen状态方程下的多介质可压缩流动的数值模拟,使计算过程得到简化,并通过算例验证了该方法的可靠性.在多项式形式的Mie-Grüneisen状态方程下,利用该方法模拟了球形炸药在水中爆炸后,气体和水相互作用的近场情况.在计算模型中引入的气体质量分数,很好反映了流场中不同区域内气体、水及水气并存3种不同的状态.     

水下滑翔机外形设计与水动力计算

水下滑翔机是一种不依靠外部推进装置的水下自主航行器,它通过改变净浮力和浮心位置进行运动,因此要求其具有优良的水动力性能。本文介绍实验室所研制的水下滑翔机的外形设计,对水下滑翔机斜航运动与定常回转运动水动力进行数值计算,并实施拖曳试验,其计算结果与试验结果吻合较好。同时,在湖泊试验中水下滑翔机相继完成了多组锯齿运动和螺旋下潜运动,进一步验证水动力计算结果的准确性,满足工程应用的要求,其结果对水下滑翔机的设计具有一定的指导和借鉴意义。     

PSO算法的改进及其在水下潜器地形匹配中的应用

海洋资源逐渐成为人们关注的重点,水下潜器成为海洋探索和开发的重要手段。水下潜器具有体积小、噪声低、活动范围广、隐蔽性好等优势,被广泛应用于海上救援、科学考察、军事等领域。同时,对水下潜器智能导航提出了越来越高的要求。本文在改进PSO算法的基础上,提出了一种水下潜器地形匹配算法。     

小攻角水下航行体定常空泡外形计算方法

水下航行体上的空泡在攻角、重力及航行体的外形影响下,空泡的迎水面外形与背水面外形并不对称,这种不对称空泡外形对空泡水动力或航行体弹道有极大影响。本文结合动量原理和空泡独立膨胀原理,在小攻角条件下建立了定常三维空泡外形的方法。     

基于多传感器递推总体最小二乘融合的水下机器人动力学模型参数辨识

对于水下机器人动力学模型辨识问题,如果其观测方程的系数矩阵包含随机扰动,则其最小二乘估计一般是有偏的。为此,该文提出一种基于多传感器递推总体最小二乘融合的水下机器人动力学模型辨识算法(RTLS_F)。首先,给出了集中式总体最小二乘融合的算法;然后,在总体最小二乘框架下,推导出多传感器递推融合估计算法。通过仿真实验对RTLS_F与其它水下机器人动力学参数辨识算法进行了比较。实验结果表明,在系数矩阵和观测向量都含有误差的情况下,最小二乘融合是有偏估计且难以提高估计精度,而RTLS_F算法可以有效改善参数辨识性能。     

AUV水下通信技术研究现状及发展趋势探讨

自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在海洋水下环境监测、海洋资源勘探、水下特种作战等方面具有广阔应用前景。随着应用的不断加深,水下通信技术成为制约AUV发展的主要因素。本文首先对AUV实际应用场景的通信需求进行分析,结合水声通信、水下激光通信等水下通信技术的特点,得出不同场景下选择的水下通信技术。对当今世界各种先进的水下通信技术发展现状进行综合分析,为我国今后发展相关技术提供有益借鉴,并对AUV通信技术未来发展趋势进行探讨。     

港珠澳大桥水下隧道工程的HSE风险管理应用与示范

水下隧道属于建设条件复杂、工程规模大的系统工程,建设期风险事件频发,应引入适应于水下隧道工程特点的先进风险管理方式。港珠澳大桥首次将职业健康、安全及环境（HSE）风险管理手段应用到海底隧道建设过程,针对沉管隧道施工过程中主要涉及的HSE方面的风险源及风险事件,确定出HSE风险评价中采用LEC法的评分指标,对工程建设期的HSE类危险源进行分类识别与评价,结合量化的HSE风险管理目标,制定出相应的对策措施,对可能带来严重后果的3级以上风险进行整改完善,并针对工程中具有显著高风险的中华白海豚保护与异常极端天气作业的2项2级重大风险事件制定应急预案。HSE风险管理在港珠澳海底隧道长达7年的建设过程中起到了重要的风险管控与指导作用,有效规避了工程实施过程中各种职业健康、安全及环境类高风险事件的发生,管理方式与措施均可为同类工程起到较好的示范作用。     

模糊-PID控制在绞吸船水下泥泵自动调速中的应用

绞吸挖泥船装驳施工中,操作人员频繁调节水下泥泵电机转速以稳定管路内泥浆流速。针对这一问题,采用模糊-PID技术设计水下泥泵电机自动调速控制系统。该控制方法以流速作为自变量,以泥泵转速作为因变量,并将吸入真空、泥泵机功率及泥浆浓度作为安保条件,可以保证在装驳施工过程中泥浆流速持续维持在设定区间内。实际应用表明,模糊-PID控制在水下泥泵调速过程中具有反应快速、控制精准、鲁棒性好等特点,具有较好的推广价值。     

无端头加固条件下土压平衡盾构水下接收施工技术

为确保盾构在无端头加固条件下的富水砂层中安全接收,依托以色列特拉维夫红线轻轨工程,对采用竖井填水方法进行盾构水中接收的施工关键技术进行研究。主要研究与结论如下： 1）通过设置混凝土导台、洞门密封、螺旋密封、盾尾密封、盾构掘进参数控制、注浆控制等各项措施,保证了盾构在竖井中安全接收,提高了施工效率,节省了施工费用; 2）通过理论计算和实际验证,在竖井中注入高于地层水位约1 m的水,可防止地层中的砂被水从开挖间隙中带出; 3）合理的盾构密封控制可以防止涌水涌砂事故; 4）在竖井中设置双层混凝土导台,有利于调整盾构姿态以准确推上钢托架; 5）经过严密的施工组织设计,2台土压平衡盾构成功完成水下接收,竖井内无涌砂,地表沉降控制在规定值以内。     

水下圆砾地层盾构隧道施工期力学响应实测研究

为研究水下圆砾石地层盾构隧道施工过程中管片结构的力学响应,以常德沅江隧道为背景,选取沅江东线隧道江中埋深最大断面,采用连续测量方式对施工过程中管片的内力变化特征及管片外水压力进行测试,并将实测数据与数值模拟结果进行对比分析。主要结论如下： 1）水下圆砾地层中盾构隧道管片结构外部水压受施工过程的影响显著,距开挖面1~10环呈波动变化,沿横断面不同位置出现最大值的时间不同,但在10环之后趋于稳定; 2）管片结构轴力受到脱环和注浆的影响明显,其中前3次注浆的影响最为显著,影响范围为1~9环,弯矩变化与轴力类似,但受注浆影响较轴力延迟1环左右; 3）稳定后管片轴力和弯矩量值均大于数值计算值,说明稳定后管片受盾构顶推、浆液固结、错缝拼装效应影响较大。