水下导航拖曳载体水动力性能分析

三体船型适合作为水下导航系统的载体平台,其主体对整个载体的稳定性有较大影响。采用数值计算的方式分析主体封闭和开敞条件下,载体在静水拖曳直航工况下的水动力性能。结果表明:封闭主体与迎流有一个较大的接触角度,使得来流在主体前方的迎流区形成一个很大的流动停滞区,不利于载体的纵向稳定。当主体采用全开敞结构时,流体在整个舱室内几乎没有流动停滞区和飞溅,对应的载体稳定性相对较高,且压差阻力在总阻力中发挥主导作用。随着Fr值的增大,载体的横倾幅值不断增大,但变化不大。载体的纵向稳定性受Fr的影响较大,且在Fr的值接近0.428时,纵倾值突变到4.8°左右。     

基于组合自动优化策略的水下机器人型线设计（英文）

In this paper, a hybrid automatic optimization strategy is proposed for the design of underwater robot lines. Isight is introduced as an integration platform. The construction of this platform is based on the user programming and several commercial software including UG6.0, GAMBIT2.4.6 and FLUENT12.0. An intelligent parameter optimization method, the particle swarm optimization, is incorporated into the platform. To verify the strategy proposed, a simulation is conducted on the underwater robot model 5470, which originates from the DTRC SUBOFF project. With the automatic optimization platform, the minimal resistance is taken as the optimization goal; the wet surface area as the constraint condition; the length of the fore-body, maximum body radius and after-body's minimum radius as the design variables. With the CFD calculation, the RANS equations and the standard turbulence model are used for direct numerical simulation. By analyses of the simulation results, it is concluded that the platform is of high efficiency and feasibility. Through the platform, a variety of schemes for the design of the lines are generated and the optimal solution is achieved. The combination of the intelligent optimization algorithm and the numerical simulation ensures a global optimal solution and improves the efficiency of the searching solutions.     

海洋非金属管道在位稳性数值模拟

文章研究了在波流水动力荷载作用下海洋非金属管道管土接触的在位稳性。通过嵌入UWAVE子程序的ABAQUS施加考虑升力的水动力荷载,编写基于Zhang理论弹塑性模型自定义管土接触单元,对管道进行动态分析。结果发现管道的应力应变处于较低水平,在位状态失效不是由强度破坏造成的;不考虑升力将使管道陷深增大,侧向位移受到约束。最后做了参数分析,包括管道安装过程中的集中荷载效应、海床土壤类型及考虑海床不平整造成的悬跨段长度。     

考虑液舱内部水动力的FPSO波浪载荷研究

为研究液舱内液货自由面水动力效应对船体波浪载荷及船体运动的影响,基于一艘15万吨FPSO,选取液货舱原始布置形式下两种典型装载工况以及一组具有不同长度中部半载液舱的FPSO液舱分布模型,分别采用准静态方法和全动态方法对船体波浪载荷及运动进行计算。结果表明,使用准静态方法进行波浪载荷预报具有工程可靠性,中部半载液舱长度对船体波浪载荷及运动有一定影响。     

基于流固耦合的螺旋桨水动力性能数值仿真

根据螺旋桨理论,将基于粘流理论的计算流体动力学方法与结构有限元分析方法相结合,构建螺旋桨的流固耦合数值仿真方法。运用该方法对螺旋桨进行计算分析,并与试验结果进行对比,两者吻合较好。证明了利用构建的FSI方法与传统的CFD方法计算同一金属材料螺旋桨时,在低进速下计算所得结果较传统CFD方法更为准确。从多角度阐明所建立的流固耦合数值方法在复合材料螺旋桨研究方面的独特优势,为复合材料螺旋桨性能分析提供了必要的工具。     

波浪中母船干扰下潜水员梯的运动及水动力特性分析

潜水员梯是通过销轴连接在母船舷侧为潜水员执行潜水作业时上下船的平台,为保证在波浪中使用时的安全性,对其波浪作用力、运动响应及销轴处的动作用载荷设计有较高要求。为研究母船干扰下潜水员梯的动态响应特性,采用基于深水格林函数为积分内核的边界元方法,先计算母船及潜水梯这一整体的运动响应及其平均湿表面的辐射和绕射压力分布,依据刚体运动合成原理求解得到潜水梯重心处的运动。再以潜水员梯为研究对象,采用压力积分方法获得潜水员梯的波浪力作用,并将其运动、波浪力和销轴处的作用力联立构成动力学平衡方程,逆向求解出销轴处的动作用力。基于上述思路,系统研究了波长、航速及潜水员梯与母船相对位置变化时潜水员梯的运动、波浪作用力及销轴处作用力的变化规律,为潜水员梯的布置、销轴的选型及潜水作业时母船的操纵可提供指导意义。     

水动力系数敏感性分析在潜艇水平面运动模型简化中的应用研究

水动力系数敏感性分析是一种评估水动力系数对潜艇操纵运动影响程度的方法。本文根据水动力系数敏感性分析方法,计算某模型艇水平面回转运动战术回转直径的水动力系数敏感性指数,评估各水动力系数对战术回转直径的影响程度。并将敏感性指数作为水平面运动模型的简化依据。本文的研究为潜艇运动模型的简化提供了理论支持。也对潜艇操纵性设计和研究提供指导。     

基于遗传PID的动静液复合转向优化控制研究

由于履带车辆常运行于恶劣的环境中,采用动静液复合转向机构的某型履带车辆在转向过程中,静液系统压力存在较大的波动,严重影响了车辆的转向等性能.为了使履带车辆动、静液系统配合平稳,采用电液比例阀替代实车上采用的充油阀,并在Matlab仿真平台下建立了动静液复合转向的系统模型,对转向过程的静液系统压力变化等情况进行了仿真.为了改善系统的综合性能,设计了遗传PID控制器,控制器可根据静液系统压力波动状况实时控制进入液力耦合器的油量.仿真结果表明,改进后的系统工作过程平稳,动态响应迅速,能够很好地抑制了转向过程中静液系统压力的波动,提高了车辆转向的综合性能.     

船舶近岸航行岸壁效应数值研究

岸壁效应对近岸航行船舶的安全性有重要影响,若操作不当常会造成船舶过度与岸壁接近而发生碰撞.文中以系列60(Cb=0.6)船型为例,采用一种一阶Rankine源面元法计算其在浅水域中以恒定速度沿3种不同岸壁航行时受到的横向力和首摇力矩,分析了水深、船到岸壁距离、岸壁倾斜角度以及下潜岸壁高度等对船舶受到的水动力的影响.