风帆构型波浪滑翔器局部路径规划研究

风帆构型波浪滑翔器（sailboat architecture wave glider,SWG）是一种新型单体式欠驱动海洋观测平台。相较于传统波浪滑翔器,风帆构型波浪滑翔器以海洋可再生能源—风能与波浪能为动力,克服了机动性能弱和抗流能力差等缺点,有效实现持续动能转换,执行面向大范围海域快速巡航等任务。考虑到风帆构型波浪滑翔器对风场环境的依赖性,传统路径规划方法对风帆构型波浪滑翔器的适用性很低,因此本文提出了一种适用于风帆构型波浪滑翔器在风场环境下的局部路径规划算法。算法通过改进引力势场与斥力势场,克服了传统人工势场算法中机器人无法到达靠近障碍物的目标点和碰撞远离目标点的障碍物的缺陷。算法引入了一种风势场,使算法针对不同风场规划出不同的路径,并且规划路径满足风帆构型波浪滑翔器的运动学约束。最后通过MATLAB仿真和海试实验,验证了所提出的局部路径规划算法对风帆构型波浪滑翔器的适用性。     

波浪滑翔器编队避障方法

波浪滑翔器是一种可以长期工作的新型海洋机器人,主要应用于海洋环境的探测与数据采集。波浪滑翔器编队可以扩展单台设备的能力同时提高任务的效率。本文利用领航跟随者法结合人工势场法,提出了多波浪滑翔器编队的避障方法。通过领航跟随者形成波浪滑翔器编队的同时引入间距势能场,来实现编队队形的保持。人工势场作用下的波浪滑翔器编队被视为一个虚拟的多体系统,受到来自人工势场的虚拟力的约束。针对人工势场法的局部最小域问题,引入沿障碍物切线方向的引力,打破平衡状态,解决了局部最小域问题。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

氢氧燃料电池演示器的制作与使用

配合演示实验进行燃料电池教学,能给予学生直观感觉,有利于学生认识燃料电池的组成和原理.运用生活中客易得到的物品,自制氢氧燃料电池演示器,结合音乐生日卡作显示,可以增强实验的趣味性,使学生真切地感受到氢氧燃料电池能将化学能转换成电能.该演示器还可以作电解池使用,能方便地进行多种电解反应实验.     

计算机模拟技术在消能减震中的应用研究

针对国内消能减震结构设计软件的不足,提出应用计算机模拟技术进行建筑物消能减震设计.设计出消能减震的计算机模拟方法,编制了建筑物消能减震模拟程序,实现对消能器的抗震计算,并用图形动态演示模拟结果.最后对3种消能器的安装方案进行了分析比较,快速准确地得出最佳方案.     

滑行艇静水直航及波浪中运动的数值模拟

为准确估算滑行艇的水动力性能,基于RANSE VOF求解器,选取滑行艇拖曳阻力模型实验和耐波性模型实验,采用切割体网格和整体动网格技术,对滑行艇在静水中的高速直航和在规则波浪中的迎浪运动进行了多自由度数值模拟.为验证模拟的真实性,将模拟计算值与实验值进行比较,结果表明,计算流体动力学技术可以准确且高效地模拟滑行艇在静水以及波浪中高速航行时的运动姿态和水动力特性,为滑行艇设计提供可靠的参考依据.     

波浪作用下油脂冰内溢油行为物理模拟实验技术

为在实验室条件下研究波浪-油脂冰、波浪-油脂冰-溢油的相互作用,建立了与化学实验室相应水平量级的物理模拟实验技术.设计制作了微型波浪实验水槽,用化学实验室的振荡台作为动力源;水槽经过保温处理,能够在低温实验室使用;物理模拟水槽及测试设备等所使用的玻璃和塑料材料对溢油没有吸附.利用图像分析技术给出波浪要素.实验技术可控制油脂冰在波浪作用下总量保持不变.通过对系列实验结果分析,得到油脂冰制备温度条件以及波长、波高同振荡台传动臂调节孔位置、频率和水槽水深的关系,实现了对实验油脂冰厚度和波浪要素的控制.整套实验技术可以开展波浪、油脂冰与溢油相互作用的物理模拟.     

AutoNaut构型波浪滑翔器驱动机构数值模拟

波浪滑翔器是一款利用水下波浪动力转换机构实现波浪推进的水面无人探测平台,它出色的续航性能和无污染等优点受到了广泛的关注和认可。但是由于波浪滑翔器复杂的双体结构会导致其对作业水深有一定要求,且存在弱机动性、布放回收较为苛刻等缺点,制约了其全海况覆盖的发展。为了克服上述缺点,本文研发一种新型的利用升沉-俯仰共同驱动的波浪滑翔器(AutoNaut构型波浪滑翔器,ANWG)是极为必要的。首先,分析了ANWG推进机理,确定了其总体功能要求和设计目标,并完成了ANWG样机的总体结构设计;其次,进行了ANWG初步海试实验,对浮体船运动响应进行了分析,通过AQWA软件仿真计算,确定了ANWG浮体船的水动力参数,并基于浮体船的运动响应建立了被动扑动水翼的数值模型,得到了最佳的前后水翼弹簧刚度系数;最后开展了ANWG自航行海试实验,通过实验得到的推力和水翼摆角等因素与仿真结果进行了对比,结果验证了理论分析和仿真结果的正确性和可靠性。     

波浪条件下空投AUV入水数值模拟

针对波浪条件下空投自主式水下运载器(AUV)低速入水(伞降或低空空投)工况,采用计算流体力学方法进行数值模拟.计算了5套不同分辨率网格的AUV入水情况,证明了所采用的网格设置能很好地满足AUV入水数值模拟.分析了AUV在波峰、波谷等不同入水点处受力情况.入水点在波峰和波谷处AUV受力较大,且这两点处x方向上受力变化趋势是相反的,主要原因是水面上水质点圆周运动速度和迁移速度叠加导致的合速度方向不一致.分析了不同波浪参数和风速对AUV受力的影响,不同波浪参数和风速对AUV垂向受力影响极小,而对横向受力影响较大;相比于静水入水,波浪条件下入水受力更大.产生这些现象的主要原因是波面上水质点的横向运动.     

“一感二用”自感演示器的设计

介绍了“一感二用”自感演示器的设计原理、制作方法、实验现象和揭示规律．该设计既能演示通电时的自感现象及其规律，又能演示断电时的自感现象及其规律．     

“一感二用”自感演示器的设计

介绍了“一感二用”自感演示器的设计原理,制作方法,实验现象和揭示规律,该设计既能演示通电时的自感现象春规律,又能演示断电时的自感现象及其规律。     

单片机程序控制波动演示仪

研制了单片机程序控制波动演示仪，给出硬件电路设计和软件程序设计．波动演示仪的功能包括：波的向右运动演示。波的向左运动演示．静态波形演示。波的传播中同相点及反相点演示，单一质点振动演示等．各种波形的运动速度可以调节，并可单步执行．     

线性调频连续波雷达料位仪的研究

利用线性调频连续波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave, LFMCW)雷达料位仪的基本原理,采用三角波调制和开关电容滤波器芯片,设计了雷达料位仪的硬件和软件电路。对雷达料位仪的性能进行了测试,测试结果表明：该仪器可以在2~40 m的范围内精确测量物料的高度,相对误差小于1%。系统具有成本低、测量精度高的特点。     

基于虚拟仪器的发动机故障诊断仪

利用虚拟仪器技术成功开发了一种发动机故障诊断仪器 ,具有数字万用表和示波器的双重功能 ,能连续检测、记录、显示和存储汽油机 (电喷式或化油器式 )点火系统、起动系统、各种传感器、执行器及柴油机供油系统等零部件的电子波形、相关参数 ;配有神经网络专家系统 ,在显示波形的同时 ,直接给出诊断结果即指示故障部件并说明原因 ,因而是一种理想的汽车在线故障诊断工具     

瞬变电磁波测井三轴感应响应特征

瞬变电磁波测井的关键在于对不同界面的探测与识别,为提高仪器的灵敏度和探测距离,采用时间域瞬变电磁方法,模拟高精度三轴测井装置下的瞬变电磁波响应.结果表明:地层距离接收线圈越远,则异常出现的时间越晚,对异常的探测越不敏感;异常场的响应分析表明时间域远探测距离可达50 m左右;同时,瞬变电磁波测井响应对线圈的收发距并不敏感,因此可以采用较短的仪器长度达到频率域较长仪器才能做到的远探;瞬变电磁波遇到高阻层时传播速度加快,识别油-水层界面的能力增强可见瞬变电磁波测井拓展了薄层敏感性测井资料在储层评价方面的应用,对于电磁波测井领域的发展意义重大.     

一种分米波仪表着陆体制的研究

系统剖析了分米波仪表着陆体制，对该体制下导航信息的形成进行了深入分析，指出了这种着陆体制的特点，对该体制的主要技术术语作出定义；给出了分米波仪表着陆体制的实现途径，提供了导航信号产生和辐射场型建立的技术方案，为自主研制开发分米波仪表着陆系统提供了理论依据。     

声波波动特性的实验研究

基于声速测试实验仪,从实验的角度研究了声波的干涉、衍射和反射特性,同时又借助于声波的干涉、衍射及反射原理测量了声波在空气中的传播速度。一方面加深了对声波波动特性的理解,另一方面提供了多种测量声速的实验方法,丰富了实验内容,同时也拓展了声速测试实验仪的使用。     

辅助原子结构教学的CAI软件开发

以Visual Basic为开发工具,严格按照波函数计算式,编制成在Windows操作系统下运行的、可绘制波函数的角度部分和径向部分图形的辅助原子结构教学的CAI软件atomstru．     

高温高压岩芯多参数测量仪器的研制

介绍了SCMSB2型高温高压岩芯多参数测量仪器所测量的参数范围、测试原理、测试方法、系统的硬件和软件结构。该仪器可以在模拟地层温度(室温～150℃)和压力(1～90MPa)的条件下完成不同渗透率级别、直径为2.5cm岩芯的气体孔隙度、渗透率、岩芯电阻率与地层水电阻率、纵横波波速测量、油水相对渗透率等参数的测量,还可以进行“七敏”以及岩芯杨氏弹性模量与抗压强度等参数的测量。实际应用表明该仪器具有操作简单、自动化程度高、测试参数多、测量时间短、重复性好等优点。     

水泥土的超声波特性研究

通过对120 d龄期下不同水泥掺和比的水泥土进行超声波测试,利用FFT分析方法对信号进行频谱分析,获得水泥土超声波的频谱特征曲线.结合波速、波形与频谱特性来综合判断水泥土的质量和强度,得出最优水泥掺和比范围.     

动态光谱幅值检测中的奇异值剔除

为了解决动态光谱检测技术中单波长波形变异引入的误差,提出了基于归一化光谱的标准差奇异值剔除方法,有效克服了单波长信号稳定性判别方法无法判断光谱变异的缺点,动态光谱幅值提取自光电容积脉搏波脉动幅值,可用于人体血液成分检测,而单一波长脉搏波信号的畸变通常是由检测设备冈素造成的,与被测个体的生理信息无关.动态光谱信号有效性需以脉搏波基波相对幅值稳定性作为判据,即在对信号进行归一化处理后,再判断其变异程度,以标准差作为判别手段.实验结果表明,该方法能够有效剔出由单波长波形变异引入的误差,有效保障了动态光谱的检测精度.