水运工程水下振动台的应用研究与进展

在充分了解国内外地震对水工建筑物危害程度及水下振动台应用现状的基础上,分析了水下结构物抗震设计计算与结构抗震物理模型试验的差异,阐述了在交通行业建设大型水下振动台的必要性和重要性,明确了建设水下振动台需要解决的关键技术问题,对水下振动台应用前景进行了分析。     

秦淮河航道整治中的水下爆破技术

阐述了覆盖层秦淮河对戴家岗段航道水下钻孔爆破的影响,介绍了内河航道水下钻孔爆破的设计与施工工艺,并提出了相应的解决方法.     

弹塑性结构水下爆炸相似律研究

为实现将缩比模型在遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性结果推广到预测原型结构,根据相似理论,讨论了水下爆炸冲击波载荷相似率,并推导了弹塑性结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的完全几何相似律。以典型舰船板架结构为研究对象,设计若干数值算例,结果表明缩比模型与原型结构之间的能量、运动响应和应力响应吻合较好,说明满足该相似率的缩比模型能够准确预测原型结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应特性,验证了该相似律的实用性。     

基于粒子群优化算法的水下航行器深度控制研究

提出了一种基于粒子群优化算法的水下航行器深度控制器参数优化设计方法。针对水下航行器运动参数变化的特性,采用粒子群优化算法收敛速度快、寻优特性好等特点,将其应用到控制器参数的优化设计中。仿真结果表明,利用粒子群优化算法进行优化设计的水下航行器深度控制器具有良好的控制性能。     

水下定位系统误差分析

通过对水下定位系统的误差来源、误差控制方法和多个设备之间的数据融合过程中的误差表现进行分析,探讨各种误差因素的影响,提出提高水下定位精度的措施,指出在应用中应合理进行误差分配,控制显著误差,以达到最佳测量结果。     

聚氨酯弹性体水声吸声材料的合成工艺设计

为了达到水下声隐身的目的,必须对水声吸声材料进行研究。聚氨酯弹性体材料因其独特的分子结构和可设计性得到广泛应用。考虑用其作为水声吸声材料,但该材料的合成工艺影响因素很多,进行合理的工艺设计可以大大减少试验量。本文从聚氨酯弹性体的微相分离和微观阻尼吸声机理出发,研究设计了聚氨酯弹性体水声吸声材料的合成工艺,并根据该工艺参数制作了聚氨酯弹体声学测试试样,在脉冲声管中测试了试样的吸声系数,测试结果表明所设计的工艺参数是合理的。     

小管径垂直管水下排气完全携带点实验及分析

船用柴油机采用水下排气方式具有降低排气噪声、改善舱外空气质量等优点,在大型豪华游轮等特殊船舶中具有广泛应用前景。为防止海水由排气管倒灌入柴油机造成事故,需弄清水下排气管内水倒流发生的条件。对大管径垂直管防止水倒灌临界条件即完全携带点的已有认识较为统一,而对小管径垂直管仍未有清晰的认识。在管径25~100 mm范围对垂直管的完全携带点进行了实验,探究了小管径垂直管的完全携带点预报方法。实验结果表明在小管径范围,垂直管完全携带点对应的临界表观气速随管径增大而升高,但气相Wallis数随管径增大而减小,说明Wallis数过度关联了管径对临界表观气速的影响。基于气相Kutateladze数和无量纲气相黏性,对小管径垂直管提出了新的完全携带点预报模型和相应实验关联式。     

水下滑翔机器鱼机构设计与运动性能分析

本文设计了一种具有仿生尾鳍的水下滑翔机器人混合驱动机构,通过内部质量块的平移、旋转、仿生尾鳍的偏置以及外部皮囊的伸缩可实现滑翔机器人的小半径三维螺旋运动。同时,建立了水下滑翔机器鱼的水动力学模型,得到了稳态螺旋运动方程,给出了俯仰调节机构质心位置、尾鳍角、横滚调节机构质心旋转角与转弯半径和垂直速度之间的关系,以及每种稳态螺旋运动所对应的输出变量初值的取值范围。所得结果表明,在俯仰调节、浮力调节、横滚调节和尾鳍驱动的共同作用下,水下滑翔机器鱼可以获得更小的转弯半径,因而机动性更好。所设计的水下滑翔机器鱼在河流和湖泊等环境的水质监测、水下柱形区域取样等领域具有潜在的应用价值。     

水下点火推进尾空泡振荡的研究

本文通过对水下航行体垂直发射出筒后尾空泡内点火推进过程的数值模拟研究,获得了其尾空泡演化的一般规律,并与相应的试验结果进行了对比;进而给出了燃气尾空泡周期性地膨胀、颈缩、阻滞、脱落的演化规律,以及与尾空泡内的压力振荡、喷管扩张段内激波前后移动的相关性。研究表明:水下航行体尾空泡内点火与空中点火、水中直接点火形成的燃气射流存在明显差别,水下点火推进同时会形成对水下航行体额外的振动激励;尾空泡收缩阶段,亚音速射流在尾空泡颈缩处膨胀加速,使尾空泡持续颈缩进而形成对燃气的阻滞作用,是形成尾空泡近似周期性形态演化、空泡压力剧烈振荡的主因。     

带缆水下机器人控制仿真模拟与水动力分析

本文以Fluent多重滑移网格技术对带缆水下机器人系统进行路径跟踪的仿真计算,将收放缆反馈控制与PID算法调节螺旋桨转速的双重控制策略应用于带缆水下机器人系统,并对带缆水下机器人系统升沉运动的控制误差、螺旋桨推力与转速之间的关系、缆绳系统的张力特性以及水下机器人的水动力响应做了分析。文中数值模拟结果表明,双重控制策略下,带缆水下机器人路径跟踪的控制运动较为精确,其升沉运动位移最大误差约为0.2 m;螺旋桨的转速与推力呈正相关性,转速越大,推力也越大;水下机器人沿预定轨迹运动过程中,缆绳系统张力呈现周期性震荡的变化规律,机器人主体受到的水动力荷载与多种因素相关。