一种船用波浪测量仪的设计

针对现有波浪测量仪在船舶航行中测波的局限性,提出了一种基于DSP的加速度式船用测波的方法。介绍了船用测波仪器的设计思路,并运用数字信号处理技术处理数据,实现了船舶在航行中实时地测量波浪、可靠地统计波浪资料。     

有压块海底管线水动力特性的实验研究

本文通过模型实验研究了在接近海底平面的波浪场作用下 ,加有压块的水平管的动力载荷 .在 Re=3× 10 3～ 2× 10 4 ,Kc=0 .5～ 15的范围内 ,测量了加有压块的水平管和压块本身的阻力和升力 .采用波面拟合法选取合理的波浪理论 ,本文使用 Stokes II阶波理论确定波浪场的速度和加速度 .     

加速度效应对弹性海床动力反应的影响

基于u～U形式的广义Biot理论,探讨了土骨架和孔隙流体的加速度对波浪作用下弹性海床动力反应的影响。通过算例比较考察了Zienkiewicz等所提判断准则对均质海床的适用性。加速度效应影响程度主要取决于波浪周期、海床厚度和土体剪切模量,Zienkiewicz等所提判断准则并不总适用于判断加速度效应对海床动力反应的影响。一般来说,考虑海床土骨架和孔隙流体加速度与否得到的超静孔压幅值相差很小,但某些情况下不考虑加速度效应可能低估海床内的有效应力幅值,特别是剪应力幅值。     

基于四元数的MARG传感器姿态测量算法

陀螺仪的漂移、载体的线性加速度和周围局部磁场的干扰是制约MARG传感器姿态测量精度的主要问题,传统的方法利用滤波算法和零速修正技术来减小姿态测量误差。该文基于已有的惯性测量单元,设计了一个基于四元数的扩展Kalman滤波器,通过建立MARG传感器模型,引入传感器偏差补偿和自适应的测量噪声协方差矩阵构造方法来提高姿态测量精度,减小载体线性加速度和周围局部磁场的干扰,实现三自由度的姿态测量。基于惯性测量单元(IMU)的实验结果表明了本文所提算法能显著提高姿态测量精度。     

加速度不对称波浪作用下的底部边界层动力特性

为了研究加速度不对称波浪对底部边界层的影响,建立加速度不对称波浪作用下的底部边界层数学模型,复演物理模型试验中的流速剖面、紊动强度和床面剪切应力,在此基础上探讨加速度不对称波浪边界层的动力特性。结果表明,波峰半周期内正向加速阶段的加速度比较大,引起较快的边界层发育、较大的流速梯度和较大的紊动能量,产生了正向的周期平均床面剪切应力;这些现象随加速度不对称系数的增大而更加明显;在振荡水槽中,加速度不对称波浪边界层内存在底部反向和顶部正向的时均流动,加速度不对称系数的增大会增强底部反向流速;在开敞水域中,时均流速在整个边界层内都是正向的,底部出现"流速外突"的现象,顶部流速趋于均匀分布,加速度不对称系数的增大会减弱底部正向流速。     

基于运动捕捉系统的小型有动力无人机气动特性分析

通过运动捕捉系统获取飞行参数,最终通过公式推导的方式获得有动力小型无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)的空气动力学参数.首先,使用精确的电子秤测量无人机在不同推力功率下的推力值,得到无人机的推力曲线.其次,无人机在Vicon运动捕捉系统环境下进行飞行试验,得到飞行过程中无人机的位置及姿态信息,经过平滑和微分处理后,可得到无人机每一时刻的速度、加速度、角速度、角加速度.针对所推导的数据,使用MATLAB建模,生成有动力无人机的气动曲线.对所获气动曲线进行分析,结果表明,该方法可用于描述非定常空气动力学效应,为研究厘米级飞行中的空气动力学现象提供思路.     

波浪浮标系统设计与测波方法研究

介绍了波浪浮标系统的总体设计方案和各功能模块的主要工作原理,重点介绍了波浪浮标采集系统的电路设计,实现方法和工作原理,包括微处理器模块、GPS模块、加速度传感器模块。创造性地提出了多传感器的设计方案,使波浪浮标采集的数据更加的精确。介绍了波浪浮标对波浪参数的测量算法,包括波高、波周期、波向、功率谱和方向图等。最后介绍了波浪反演软件,通过实际对波浪的测量证明了测波算法的合理性和整个系统的有效性。     

波浪与地震荷载共同作用下桩的动力响应

海洋风机单桩基础会受到波浪荷载的循环作用,同时会面临地震荷载的威胁,因此,海洋单桩基础所处的环境较为复杂.然而,目前大多理论研究主要考虑波浪荷载或地震荷载作用下的桩基动力响应问题.本文采用有限元方法建立了波浪-地震-桩-海床耦合模型,数值分析方法基于Abaqus隐式动力分析.采用Morison方程模拟波浪对于桩基础的作用,海床采用Mohr-Coulomb弹塑性模型,桩为弹性介质,地震波通过加速度的形式添加在模型底部.主要研究埋置在海床中桩的动力响应问题,如:加速度、位移、弯矩以及剪力等.结果表明:地震荷载对于海上风机单桩基础具有重要影响.在地震荷载作用下,桩的加速度以及位移响应均有一定程度的放大.土体性质以及桩的参数对于海上风机单桩基础设计至关重要.     

持续外力作用下加速度响应输出最优控制设计

在船舶海洋工程振动主动控制中,最优控制系统的设计必须考虑持续未知外力的作用．在某些场合,加速度响应可能成为结构振动控制的评价标准之一;从测量角度讲,加速度响应测量较为简单,在这种情况下输出方程中含有状态量的微分项．为建立以加速度响应为反馈信息之一或中心的反馈因子的演算规则,作两步处理：对于具有部分先验知识的外力,可假定满足特定关系的微分关系,通过对原系统的状态方程作相应扩张的特殊处理,使其成为标准形式;探讨了测量加速度响应时,输出方程的两种表达形式,并从理论上给出了两种输出方程形式下,振动控制系统及观察器的设计．理论推导表明,加速度响应反馈控制实现的可能性,同时观察器应作相应变化．     

波浪荷载引起海床土体与桩动态响应

以Navier-Stokes方程作为波浪控制方程,并采用VOF(Volume of Fluid)法进行自由表面追踪来准确模拟海洋表面波浪运动,建立了波浪-海床-桩基动力问题的数值模型来模拟波浪对桩基和海床的作用.把海床视为多孔介质,以Biot动力理论为基础,考虑土体骨架的加速度,并用孔隙水位移的速度场(位移-孔隙水压力动态模型)来模拟海床土体动态响应的过程.在模型验证的基础上,分析了水深对桩身弯矩、水平位移的影响,以及波高和海床渗透系数对桩周孔隙水压力的影响,并且对不同渗透系数时桩周土体的液化特性进行了讨论.     

基于离子回旋共振有质动力加速的螺旋波推力器的原理研究

基于离子回旋共振有质动力加速(ICR/PA)的螺旋波等离子体推力器为一种先进概念的无电极推力器,具有无电极烧蚀、比冲高、寿命长的优点,在未来的深空探测和卫星的动力系统中具有广泛的应用。分析了该推力器的结构组成、工作原理、发展现状,并利用准线性理论推导了基于ICR/PA加速方式的离子获得能量的过程,给出了推力计算公式。理论分析结果为后续推力器的设计提供指导。     

结构振动的反馈控制

针对结构振动的反馈控制方法，考虑作动器的动态特性，给出保证位移正反馈、速度负反馈和加速度负反馈控制稳定的时延界限和增益幅度．比较了三种反馈方法的优缺点，指出加速度负反馈具有大范围的稳定特性．     

飞机纵向控制中的法向过载设计

以某飞机为研究对象，通过在俯仰角速度控制回路上加上法向过载回路作为外回路，实现飞机纵向控制中的法向过载设计．反馈增益的设计则选用输出反馈线性二次型算法，该算法可以同时闭合所有反馈环节，设计出所需要的反馈系数．分析了选用法向过载控制回路的合理性．最后，分别给出了低空、中空、高空该控制回路的阶跃响应，验证了该控制规律的有效性和正确性。     

加速度观测器设计与仿真

介绍了利用状态反馈综合带加速度反馈的最优控制系统，利用系统所检测的位置量和速度量设计了加速度观测器，并对综合的最优控制系统进行仿真，包括系统幅频、相频特性及状态估计值与真实状态之间的误差，最后给出了有、无加速度观测器反馈时系统跟踪晃动误差曲线。带加速度观测器反馈系统使晃动误差减小84％，滤除噪声的效果也比较好。     

金属链式无级变速器动力特性的研究

深入研究了金属链式无级变速器传动机理和其锥盘V型结构的轴向加压原理.通过对锥盘夹紧力、推力关系等方面的研究,建立了锥盘动力传动特性的数学模型,仿真出加压机构的理论加载曲线,并进行了相应的动力特性实验,获得推力比相对速比、转矩比变化的规律曲线;同时验证了理论模型与仿真的正确性,并得出速比变化率对汽车的加速具有负的作用,不能完全依靠推力比实现速比的调节,高、低链速下的推力比与速比关系会呈现少许差异等重要结论.研究成果为研制性能可靠的轴向夹紧力控制结构与系统奠定了理论基础.     

三维爆震引射增推性能数值计算及验证

本文对三维圆形爆震室引射增推性能进行了数值模拟和试验验证。应用数值方法对爆震波衰退为激波后的传播、排除过程进行了多循环模拟,分析了三维爆震波非稳态引射流场的变化过程,得到了与文献一致的结果;对多循环爆震引射过程的瞬时推力、冲量以及爆震室出口的质量流量进行了分析研究;引射喷管在不同位置处时对爆震室的推力增量值进行了对比,发现在引射喷管轴向位置X=0mm处时推力增量达到最大值,试验验证了这一结论。     

结构半主动变阻尼器地震反应控制数值模拟

针对半主动变阻尼器地震作用下多层建筑结构基于支持向量机（SVM）的半主动控制算法,选用四条地震波即El-Centro波、Hachinohe波、Kobe波以及上海人工波,并将峰值地面加速度均调幅至0.1gal.结果表明：总体上基于SVM半主动变阻尼器能够提高对结构层间位移和速度的控制效果;特别,消除了受控结构局部加速度放大现象.     

对螺旋波无电极等离子体推力器李萨如加速机制的研究

螺旋波无电极先进推力器(HEAT)是一种新概念的等离子体推力器,具有比冲高,寿命长,无电极烧蚀,可靠性高的优点,适用于未来的深空探测等长时间飞行任务。首先介绍了推力器的结构和工作原理,重点介绍了李萨如加速机制的原理,分析了HEAT的电子运动轨迹。并用等离子体的漂移扩散模型推导出了具体的推力计算公式,在粒子的回旋半径和推力器的比值为特定的值的时候,推力有一个最大值,理论分析结果为后续的推力器的设计提供指导。     

汶川地震序列震源机制解研究

利用2008年5月12日至8月7日包括国家地震台网、 地方区域地震台网和流动地震台网在内的1023个地震台站及IRIS台站的数字地震波形记录资料, 读取P波初动极性, 并采用改进的格点尝试法对汶川地震序列震源机制解进行求解, 给出121个4.0级以上质量可靠的震源机制解。根据求解结果发现: 汶川Ms 8.0级主震P波初动解为纯逆冲型; 汶川余震序列震源机制解绝大部分是逆冲型或走滑型地震, 并具有分段分布特征; 其P轴方位有两个优势分布方向: 北西西?南东东向和北东东?南西西向。     

密度层化流体波动场中小尺度水平圆柱体受力模拟

随着海上采油事业发展,海底输油管线受力分析得到了广泛重视．抛弃刚盖假设,模拟了密度分层流中内波与表面波耦合场,采用Morison公式计算了不同深度处水平小尺度圆柱受到的内波和表面波联合作用力．数值结果表明：表面波对内波的影响是不可忽略的;迁移加速度相对当地加速度是一小量;内波场产生的水平波浪力幅值较小,只在水平方向引入高波数振型;内波对垂向波浪力的影响较大;惯性力远大于拖曳力．这些为海底管线受力分析提供了理论基础．