潜艇斜航工况下操舵水动力及绕流场数值研究

潜艇大舵角状态下的水动力性能与潜艇大机动状态下的操纵性能之间存在密切联系,基于STARCCM+中的RANS与DES求解器开展SUBOFF潜艇斜航工况下操舵水动力及绕流场数值预报研究,分析不同数值方法获得的潜艇纵向力、横向力、转首力矩以及潜艇绕流场随舵角的变化规律,以及相应的泄出涡系结构、流线分布和压力分布,揭示了潜艇操纵工况下水动力性能与绕流场间的内在联系。研究表明,DES方法在潜艇操纵工况下的水动力性能预报及流场细节捕捉方面优势明显,验证了其在研究潜艇大机动状态操纵性能方面的有效性。     

基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法

针对海浪干扰下船舶控制系统存在的无效舵问题以及风、流干扰下观测器存在的静差问题,提出一种基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法。该方法首先对船舶一阶Nomoto模型进行离散化,基于带遗忘因子的最小二乘法对模型中的参数进行辨识;以海浪二阶传递函数与一阶Nomoto模型建立用于海浪滤波的四阶状态方程,并以Nomoto模型中环境干扰与未建模动态组成的综合干扰项为扩张状态建立五阶状态方程,基于卡尔曼滤波算法设计海浪滤波器,在实现海浪滤波的同时消除干扰环境下状态观测静差问题。仿真结果表明,本文提出的海浪滤波算法能够有效的滤除船舶航向的高频信号并正确的估计出船舶的运动状态,显著减少了船舶航行时的无效舵问题。     

B46导轮内流场的研究

本文利用激光多普勒测速仪刚试机车起动变矩器B46导轮叶栅内流场的 边界条件,应用边界元法对该流场进行计算研究,从而得出变拒器导轮 的速度场和进、出口液流角的变化规律。同时,根据测试确定叶橱绕流 分离点的位置及脱流区域与速比的关系。在此基础上,分析了一元束流 理论与实际流动状态的吻合程度。此外,通过时实际流场的测试验证了 程序的正确性。      

HATLAPA液压舵机故障一例分析

此文通过一起船舶发生的故障实例分析,对该型舵机系统的液压控制原理进行了介绍,对故障机理进行了较为详尽的分析,供各位同行参考。     

Hydrodynamic characteristics of underwater vehicle with X-rudder configuration coupling with incidence and rudder angle北大核心CSCD

[目的]X形艉布局的水下航行体及操纵策略特殊,受主体姿态角影响的X形艉舵特性与十字形艉布局的不同。[方法]基于SUBOFF模型的X形艉布局方案,通过数值计算分析变单舵、变单舵耦合攻角以及变单舵耦合漂角时的操纵性水动力特性,并按照现有的船标推荐公式,对舵角/姿态角耦合下的操纵性水动力特性进行拟合研究。[结果]结果表明,X形艉水下航行体变单舵时,舵与主体间存在较强的相互作用,使得两个正交平面内的水动力(矩)存在差异;区别于无主体姿态角时的X舵水动力特性,耦合主体姿态角后的X舵水动力特性明显受到主体的影响。在研究的姿态角及舵角范围内,右上舵和左下舵舵效分别随姿态角的增大而减小和增大。舵导数相对变化量值最大达16%。[结论]研究结果可为X形艉水下航行体操控及仿真评估分析提供参考。     

基于傅里叶级数的火山渣颗粒形态表征与分析

路基火山渣填料的宏观力学行为和火山渣颗粒的几何形态特征息息相关。一种基于傅里叶级数的方法被提出,用以分析和表征具有凹凸特征的二维非星形火山渣填料颗粒。研究表明:傅里叶系数可以有效表征和量化火山渣颗粒的形状特征;火山渣颗粒的伸长度变异性较大,且主要取决于傅里叶系数在n=1时两个主轴方向上的幅值之比;火山渣颗粒的磨圆程度较小,棱角度与凹凸度之间的相关性较小。     

基于数字信号处理的舵角反馈指示系统

针对传统式自整角机舵角反馈指示系统受周围环境影响精度低、可观测性不强、成本高等问题,设计研发一种基于数字信号处理的舵角反馈指示系统。以STC系列单片机为数据处理单元,重点从系统硬件和软件两部分对舵角反馈指示体统进行研究与设计。通过半实物模拟仿真平台模拟舰船航行实验,对比分析舵角反馈指示系统性能。实验结果表明,本文设计的舵角反馈指示系统最终能实现精度高、实时性强的舵角指示,有效降低了设计成本。     

500 TEU多用途集装箱船外舾装设计

本文描述了500 TEU多用途集装箱船的锚设备、舵设备、集装箱绑扎及支柱、小舱口盖、货舱梯的设计技术。     

船舶横向运动多变量随机控制研究

本文基于多变量随机最优控制理论研究船舶横向运动多变量随机控制规律.文中提出两种控制规律,一种是次优控制规律,该方法简单实用但控制性能较差,另一种是最优控制规律,该方法是利用成形滤波器将有色干扰白化,并将系统模型扩充而实现的,这需要对扰动进行估计建模,因而算法上较复杂,但控制性能较前者高.文中针对典型的船舶模型及航行工况进行了大量的仿真,给出仿真结果,并对两种方法进行了比较.在减少横摇角、横摇角速度、艏摇角、艏摇角速度及横荡速度方面,次优控制可取得20%-50%的效果,但横荡位移增加了14%.最优控制可取得60%-78%的效果,但横荡位移增加了6%.在实际应用时,可按船舶实际情况选用其中一种控制规律.     

演化功率谱解耦及其工程应用

为提高非平稳过程的模拟效率,简化非平稳激励下的结构响应分析,将演化功率谱解耦为一系列时间系数与小波函数傅里叶变换模平方乘积之和,即把一般非平稳过程分解为若干个均匀调制非平稳过程之和,并将其应用于非平稳随机过程模拟和结构随机响应分析.研究结果表明:演化功率谱近似解耦具有较高的精度;演化功率谱解耦后,快速傅里叶变换算法一般可使非平稳随机过程的模拟效率提高数十倍,且模拟样本时程的自相关函数估计值与目标值非常吻合;非平稳激励下的结构响应分析得以简化,且与目标值相比,计算结果的误差很小.