一种基于低速、小振幅周期运动CFD数值模拟的水下滑翔机附加质量求解方法

水下滑翔机在流体中变速运动会带动周围流体一起做变速运动,这一部分流体的质量称为水下滑翔机的附加质量.附加质量对水下滑翔机的动力学行为具有重要影响.本文提出了一种水下滑翔机附加质量求解方法,即利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对水下滑翔机在静止的无黏流体中低速、小振幅周期运动进行数值模拟,进而求得附加质量.使用商用CFD软件STAR-CCM+计算了海燕-L水下滑翔机的附加质量,与基于势流理论的H-S面元法计算结果相差5%以内;与水下滑翔机模型水池试验结果相比,除垂直于水下滑翔机机翼方向的附加质量λ₂₂以外,其他附加质量的相对误差在6%以内,优于常规的平面运动机构试验的CFD数值模拟等其他求解方法.该方法只需要建模一次,在同一个流体域中模拟水下滑翔机的4种运动方式,监控其所受水动力和力矩,即可得到水下滑翔机的附加质量,极大提高了附加质量求解效率.同时,该方法能适用于任意尺寸、形状的水下滑翔机,对不同型号水下滑翔机水动力外形设计、动力学建模都具有较大的参考价值.     

圆柱基础扰流环冲刷防护实验研究

马蹄涡对圆柱基础局部冲刷有重要影响.通过模型实验,研究了利用扰流环影响马蹄涡的发展,从而减弱局部冲刷的效果.实验中,扰流环安放在圆柱底部距离沙面不同位置处.实测数据结果表明:在均匀来流作用下,扰流环能不同程度地抑制马蹄涡,减小立柱基础的局部冲刷,效果最佳时泥沙冲刷量能减小40%.这种新的冲刷防护措施简单、实用、适应性强,为桩柱基础的冲刷防护提供了有用的参考依据.     

电化学机械加工对轴/轴承类零件表面质量影响研究

零件的表面质量对其使用性能具有决定性影响.由于加工机理不同,不同的加工方法对表面质量的影响也不相同.为研究电化学机械加工(electrochemical mechanical finishing,ECMF)方法对轴/轴承类零件表面质量的影响,文章在经过改装的普通车床上进行油石磨削加工和ECMF加工实验,对比了两种加工方法对轴类零件的轮廓算术平均偏差Ra、轮廓最大高度Rz、轮廓单元平均宽度Rsm以及轮廓支承长度率Rmr(c)的影响,并分析了原因.结果表明,ECMF加工是一种有效的加工轴/轴承类零件的方法,在提高加工效率的同时,还可大幅提升零件的表面质量,进而提高零件的使用性能.     

基于特征单元的设备选型状态空间理论与方法

提出零件特征单元加工过程的状态空间理论,并将之用于解决零件加工的工艺设备选型问题.基于复杂零件特征具有多样性和复合性的特点,定义特征单元,以便于分析零件特征.针对单一特征单元,提取特征单元加工前和加工后两个状态,通过分析两个状态变换原因,构建状态变换矩阵,得出状态变换矩阵代表工艺设备加工能力的结论.通过构建状态变换方程描述加工过程.建立状态空间,将工艺设备选型问题转换为加工前和加工后两个状态在状态空间中的路径规划问题.在实际生产的约束条件下,将状态空间中路径规划问题转化为现有工艺路线的优化问题,并且建立工艺设备选型优化模型,优选出较理想的工艺路线,从而选出与该条工艺路线对应的一套工艺设备.应用算例验证了该方法的可行性.     

随机变量非正态分布且相关的机械零件单模失效可靠度分析

研究含有非正态随机变量且随机变量具有相关性的机械零件单模可靠度统一模型,运用Rosenblatt变换(RT变换)、R-F变换、Edgeworth级数法将非正态分布随机变量变换为正态随机变量,利用线性代数理论将相关标准正态随机变量转换为线性无关的正态随机变量,然后利用一次二阶矩(FOSM)法、改进的一次二阶矩(AFOSM)法求得机械零件单模可靠度指数及可靠度.基于所建机械零件单模可靠度统一模型,提出了含有非正态随机变量且随机变量间具有相关性的零件单模可靠度计算机求解的实现算法.以某1.6 MW风电齿轮箱中一对标准直齿轮啮合传动为例,通过探讨齿面接触疲劳这一单模失效下的可靠度,分析了随机变量间相关系数的变化对零件可靠度的影响规律,同时验证了算法的适用性和高效性.     

Research on knowledge-based design of complex mechanical product

提出基于知识的复杂机械产品智能设计方法,采用产品族实例树实现了复杂机械产品的知识建模,利用实例推理的方法实现了以往成功设计实例的知识重用.运用数据库技术和ActiveX技术,建立机械产品智能设计系统的体系结构,并采用Visual Basic.NET作为开发工具,实现起重机智能设计平台软件的开发.应用实例表明所述方法是合理的和有效的.     

变粒度协同进化设计算法及其在卫星舱布局设计中应用

采用进化算法求解复杂卫星舱布局问题时,算法容易陷入局部最优,且干涉计算复杂度高,计算耗时长.为提高对复杂解空间的搜索能力,基于协同进化算法,将问题分解为若干子问题求解;为减少计算耗时,子问题求解时采用了一种设计变量的变粒度策略.称上述方法为变粒度合作式协同进化算法(CCEA-CFG).卫星舱布局优化数值实验表明,与目前常用的几种布局求解算法(遗传算法、协同进化算法以及遗传/粒子群算法(QPGP))相比,CCGA-CFG(基于GA的CCEA-CFG)具有较好的计算质量、计算效率和计算鲁棒性.     

远程控制快速成型加工技术研究

以快速成型制造基本工作过程为基础，构选了远程控制快速成型加工的3种通信模型，并通过分析与选择，确定了以SLI文件的远程输入控制的基本模式，基于Winsock网络软件实现了TCP／IP单地址的点对点通信，利用客户机／服务器模式开发相应软件，完成了控制与加工数据的发送和接送，实现了在Internet上快速成型机的远程控制和制造。     

一种新颖的基于NMF的人脸识别方法

提出了一种新颖的基于非负矩阵分解(NMF)进行人脸识别的方法,读方法首先对人脸图像作NMF得到由人脸基图像组成的子空间矩阵及其对应的系数矩阵,然后将其重构获得NMF重构人脸图像,进而从原始图像中减去重构图像以获取残差图像.最后对残差图像作局部非负矩阵分解(LNMF)以提取其非负子空间及其系数矩阵,并将两次得到的系数矩阵混合,根据最近邻原则进行识别.在ORL标准人脸数据库上的实验表明,该方法具有更好的识别率.     

肠道内变径胶囊微机器人空间磁力矩特性

提出一种以相邻异向径向磁化瓦状多磁极组成的圆筒式永磁体为外驱动器，以胶囊机器人内嵌同磁极结构永磁体为内驱动器，在外驱动器旋转磁场的磁机耦合作用下，驱动变径胶囊机器人在肠道内旋进的驱动控制方法．根据等效磁荷法建立了偏心状态下磁驱动力矩普遍性数学模型，对驱动力矩与驱动器磁极结构参数的特性进行了研究，试验表明该驱动方法具有驱动力矩大、安全可靠等优点，变径胶囊机器人由径向间隙自补偿，显著提高了在肠道内的驱动能力，该磁驱动系统在人体肠道内具有良好的医学应用前景．