复杂几何边界限制水域中船舶水动力的计算

研究了深吃水船舶在复杂几何边界限制水域中运动时的受力问题．根据细长体理论，采用匹配渐近展开的方法，得到了横流积分方程．利用数值保角变换的方法，求解了包括非对称多边形边界在内的限制水域障碍格林函数．对不同特点的多边形边界的保角变换方法进行了重点讨论，给出了相应的能避免数值奇异性产生的保角变换过程和计算公式．计算结果与其他算法（面源法）及试验相一致．     

吊舱式推进器偏转工况下水动力性能

针对吊舱推进器的关键技术,探讨了吊舱推进器在偏转状态下的水动力性能.利用空泡水洞以及吊舱动力仪进行了吊舱推进器在偏转工况下的一系列试验研究,比较分析了不同偏转角下吊舱推进器水动力性能.同时,结合RANS（Reynolds averaged Navier-Stokes）方程和RNG（Random number generation） k-ε湍流模型,运用滑移网格方法对吊舱推进器在偏转状态下水动力性能进行了数值模拟,并将试验结果和数值结果进行了比较分析.结果表明：偏转角度越大,试验值与计算值偏差越大,尤其是吊舱推进器沿来流方向推力的偏差较大,但总体变化趋势较为一致.
     

广州珠江感潮河网水流泥沙数值模拟

 基于EFDC模型,构建了广州珠江河网三维水动力与泥沙数学模型。通过1999年7月和2001年2月典型洪、枯季实例验证,表明模型能够较好地反映广州珠江河网水流及泥沙输运过程。输沙过程模拟结果表明,平洲水道至后航道是悬浮泥沙输移的主要路径;冲淤模拟结果表明,21世纪初期广州珠江河网主要表现为“枯冲洪淤”特点,并且河网呈缓慢淤积趋势,年均速率约为2.0 cm/a。各河段中,南航道、沥滘水道是主要的淤积河段,而沙贝海、前航道上段及新造水道是主要冲刷河段。     

船舶流体动力系数与频率响应计算

利用拉普拉斯变换技术及优化方法对船舶运动的试验衰减曲线进行分析处理，提 出了计算船舶流体动力系数及频率响应的新方法，与既往的方法比较将更加合理， 并且方法简单易行，误差较小．可同时求出各个频率下的流体动力系数及运动频率响 应。与试验结果及其他理论方法比较，针算结果是令人满意的。     

秦皇岛海域洪季水动力及污染物扩散数值模拟

基于实测资料验证的秦皇岛近岸海域二维水动力和污染物扩散模型,研究了秦皇岛近岸海域洪季大潮水文条件下的水动力和污染物扩散分布特征,并在此基础上分析了风对秦皇岛近岸海域水动力和污染物扩散的影响.研究发现,秦皇岛近岸海域落潮流为东北(NE)向,涨潮流为西南(SW)向.在渤海夏季风作用下,秦皇岛近岸海域整体水位略有降低;落憩时刻,石河口以北海域流速降低,石河口以南海域流速增加;涨憩时刻,石河口以北海域流速略有增加,戴河口至滦河口间海域流速降低.化学需氧量(COD)扩散方向与涨落潮方向一致,涨落憩时刻,COD浓度均在滦河口以南海域降低,洋河口以北海域增加.     

非线性悬架动力学数值模拟和性能评价

介绍了采用Runge—Kutta法求解二阶微分方程组的方法,并用于悬架系统弹性元件、减振元件非线性的5自由度车辆动力学系统的求解．对简化的非线性和线性两种车辆动力学系统情况进行了建模和仿真,表明采用等效线性法的系统性能评价产生较大的误差．对于目前汽车悬架系统广泛采用的非线性弹性元件和减振元件,必须采用非线性技术对系统进行分析与评价．介绍了自主开发的非线性悬架车辆动力学系统数值模拟和性能评价软件．     

水下机器人智能自救系统

结合某型水下机器人智能自救系统的研制工作,介绍了该系统的工作原理和体系结构,采用基于模糊推理和专家系统相结合的方法,实现水下机器人故障诊断和智能自救决策,同时详述了基于电机驱动和爆炸驱动方式的自救系统执行机构,以及基于冗余CPU热备份技术的释放控制系统.     

SPH方法在溃坝数值模拟中的应用

光滑粒子流体动力学(SPH)方法是一种纯拉格朗日无网格方法,适用于模拟波浪破碎、高速水流、高速冲击碰撞等瞬时极大变形的问题。介绍了SPH方法的基本原理、核函数及离散格式的控制方程、边界处理方法等,建立了数值水槽模型,验证了模型的有效性。应用SPH方法模拟了二维溃坝问题,考虑了添加无孔障碍物和有孔障碍物的2种情形,将模拟得到的结果进行对比分析。结果表明,SPH方法能够很好地捕捉流体自由面变形、飞溅及融合现象,在一定程度上有孔障碍物有更好的消能效果。     

水下机器人传感器故障诊断

为了提高水下机器人系统的总体可靠性,开展了水下机器人传感器故障诊断研究.在分析水下机器人传感器三种故障形式的基础上,提出了相应的故障诊断方法.阐明了线性平滑原理和小波变换的基本理论,进行了信号奇异性分析,探讨了小波基选择的一般标准.将提出的几种故障诊断方法应用到实际的水下机器人海上试验中,结果验证了所提方法的有效性与可行性.     

射频等离子体放电动态过程的流体动力学模拟

用流体动力学方法研究了射频放电的动态演变过程．得到了粒子密度、电子能量和电场的动态分布图．通过对功率密度的推导和鞘层厚度的定量定义,发现两者之间存在一定的函数关系．此外,动态分布图还表明：放电的演变主要发生在鞘层内部,两鞘层的演变相差１８０°相位角,极板材料对放电有影响．     

光滑粒子流体动力学的研究进展及应用

本文从光滑粒子流体动力学（Smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法的基本理论出发,论述了经典SPH方法存在的问题：插值不连续,边界处理,张力不稳定性;对五种改进的SPH算法（NSPH,RKPM,CSPM,MLSPH,ISPH）的原理及特点进行了总结。并总结了SPH方法在可压缩流,不可压缩流,材料的变形与冲击断裂中的应用情况。最后,结合SPH在工程领域中的应用提出几点展望。     

多自主水下航行器的有限时间无碰撞协调控制方法

研究了多自主水下航行器有限时间协调控制问题,提出一种基于多智能体控制思想的有限时间跟踪一致性控制律。为实现多AUV系统间的避碰,引入一种虚拟力,并且与所设计的有限时间一致性跟踪控制律进行向量合成, 构成总的控制律来实现对多AUV系统无碰撞的协调控制。仿真验证了所提出控制策略的有效性。     

太阳能半导体空调的实验研究与数值模拟

试制了一种风冷散热的太阳能半导体空调实验样机,并对其在不同工作电流下的性能进行了测试,得到了空调样机在不同运行工况下的运行参数;同时对空调样机进行了数值模拟,并与实验结果相比较,两者能很好的吻合.通过对实验和数值模拟结果方法的总结和比较,分析了热电系数、风量、工作电流等不同参数对空调样机性能的影响.分析结果表明,该数值模拟方法可为太阳能半导体空调的优化设计提供除采用实际测试外的另一种方法,节省了设计时间和经费.     

分布式控制框架实现水下航行器群协调控制

提出一种两层分布式控制框架来实现水下航行器群体的协调控制目标.这种框架在结构上分为一致协调器网络层和本地控制层.上层的协调器网络通过群体的非线性一致算法使得各航行器的输入参考值渐近达成一致.本地控制层通过线性二次型高斯回路传输恢复(LQG/LTR)控制器实现对参考输入的快速跟踪.证明了非线性一致算法的收敛性并定量地分析了群体拓扑和一致算法参数等因素对收敛速度的影响.仿真实验验证了该方法的有效性和可行性.     

外环流气提式反应器液体局部动力学的实验研究和数值模拟

在外环流气提式气液反应器内,分别以空气和质量分数5%羧甲基纤维素（CMC）水溶液为气相和液相,对液相局部动力学进行了系统研究。应用电极示踪测试技术（ETM）测定了下降段液体速度;应用计算流体力学软件FLUENT 6.0对上升段的液体湍动能和湍动能耗散率进行了模拟计算。模拟结果表明：气体分布器对液体湍动能和湍动能耗散率有较大影响,液体湍动能和湍动能耗散率随表观气速的增大均增大,且液体湍动能呈现出较对称的波动模式。在低气速下,局部液体速率的模拟结果与实验数据吻合良好。     

铰接板的水动力计算与运动响应

用三维势流理论分析了两个铰接的单体在波浪的作用下所受的水动力和各自的运动响应,所用的格林函数自动满足自由面条件和底部边界条件,因此只需在物体平衡位置的湿表面布置源汇,给出了在横浪作用下两个单体的横摇和垂荡的响应曲线,计算与试验结果的比较表明,所采用的计算方法是合理的,可以为研究波浪中两物体的相互作用作参考。     

蜗壳进口周向来流的非均匀性对其流动影响的数值研究

运用冻结转子方法对离心风机整机流场进行了三维准定常数值模拟,捕捉到了由于蜗壳的非对称性所造成的蜗壳进口非均匀流动现象,揭示了由于进口非均匀来流所导致的蜗壳内的一些特殊流动现象．研究证实了由于蜗壳的非对称性而导致叶轮与蜗壳的相互作用时会引起整个流场非对称的流动特征。     

基于EKF的无人潜航器航位推算算法

为了解决传感器的安装角偏离误差以及量测误差导致的无人潜航器(AUV)在水下自主航行时不能满足长时间导航定位的要求,对航位推算算法进行了研究.针对AUV在高纬度、长时间航行中曲率半径的变化,采用地球参考椭球体作为地球几何形状的数学描述;针对数据滤波实时性的要求,基于扩展卡尔曼滤波(EKF)对卫星导航系统(GPS)数据进行滤波,并利用AUV湖试数据对传感器的安装偏离误差进行了校正.对提出的导航算法进行了试验验证,结果表明AUV的自主导航定位精度为0.75%,满足设计要求,并优于改进前的航位推算算法.     

微小型水下航行器广义S型模糊神经网络控制

为提高微小型水下航行器运动控制的机动性和避障能力,提出一种广义S型模糊神经网络(SFNN)控制方法.采用广义Sigmoid函数作为隶属函数,并推导出基于最小扰动的网络学习方法补偿敏感性.与Gauss型模糊神经网络(FNN)进行比较并以"微龙"号水下航行器为研究对象进行了试验研究.结果表明,采用广义SFNN控制,在没有损失整体控制品质和稳定性的情况下,控制系统响应速度大幅度提高,反应能力增强,从而满足微小型水下航行器的实时控制要求.     

两端固定弹性弦的理论研究与数值模拟

用Frenet标架法及Hamilton原理研究2端固定弹性弦在空间的自由振动,得到了Frenet标架下的非线性振动方程。用最小势能原理导出了弹性弦在重力场中的平衡方程并解出弦平衡时的位形。为讨论弹性弦的振动,建立了弦振动的分子链模型,用分子动力学中的Verlet算法给出简单有效的计算格式,并对弹性弦在重力场中作阻尼振荡的过程进行了模拟。