高空远程滑翔无人水下航行器气动参数估算

为了研究高空远程滑翔无人水下航行器（UUV）气动参数特性,根据飞机气动参数估算的方法,通过类比方式在小迎角、小侧滑角和尾翼偏转不大的情况下对高空远程滑翔UUV的纵向、横向气动参数和操纵导数进行计算.结合风洞试验结果进行对比分析,结果证明：计算和试验结果显示了良好的一致性,通过2种方式获得的气动特性均满足航行器的低阻特性和静稳定性要求,说明借鉴飞机参数的估算方法是可行的,为进一步对航行器的弹道设计、载荷计算、控制参数的选择和完善设计提供有力依据.
     

矢量推进自主水下航行器动力学建模及仿真

采用单矢量推进器进行航向控制的自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV),与采用传统的鳍舵进行航向控制的AUV相比,具有更好的低速操控性及定位精度.根据单矢量推进式AUV的特点,将AUV的推力视为螺旋桨转速及矢量推进器摆角的函数,运用Newton-Euler法建立了AUV的6自由度运动学模型和动力学模型,采用四阶五级龙格-库塔方法对单矢量推进式AUV动力学模型进行了求解,在Matlab环境下对其动力学行为进行了仿真预测,并通过水域试验验证了所建模型的正确性,为控制系统的设计奠定了基础.     

驻留航行器沉底稳定性的数值分析

采用计算流体力学方法和ICEM CFD软件对不同沉底姿态时的驻留航行器模型进行结构化网格划分,利用CFX软件对其在不同海底来流速度下的流场进行数值模拟与分析,建立了分析驻留航行器沉底稳定性的数学模型,并结合仿真结果分析了海底来流速度和沉底姿态对驻留航行器沉底稳定性的影响.结果表明：在0.514 m/s的海底来流速度下,驻留航行器能够保持沉底的稳定性;在1.028 m/s及以上的海底来流速度下,驻留航行器不能够保持沉底的稳定性.     

引入改进蝠鲼觅食优化算法的水下无人航行器三维路径规划

针对复杂环境下传统群体智能优化算法在求解水下无人航行器(UUV)路径规划的过程中存在路径搜索能力不足、易陷入局部最优等问题,提出了一种引入改进蝠鲼觅食优化算法的UUV三维路径规划方法。首先,根据UUV在水下航行时的实际环境,建立相关地形模型和威胁源模型;其次,对传统的蝠鲼觅食优化算法进行改进,相关改进包括在初始化过程中加入局部反向学习机制优化种群的位置,提高了种群的多样性;根据每次迭代后种群个体适应度的不同,改进蝠鲼翻滚觅食的翻滚因子S,由此实现一种自适应翻滚,有利于跳出局部最优;同时,在蝠鲼螺旋觅食过程中融合莱维飞行-柯西变异策略,扩大了搜索路径和种群搜索范围,提升了算法寻找全局最优的能力;最后,将改进的蝠鲼觅食优化算法引入到UUV的路径规划中,进行相应的实验模拟。实验结果表明：在地形1中采用改进的蝠鲼觅食优化算法所规划的路径相比于灰狼算法和蝠鲼觅食优化算法分别降低了32.49 km和23.88 km,航迹代价分别降低了9.68和4.04;在地形2中采用改进的蝠鲼觅食优化算法所规划的路径相较于灰狼算法和蝠鲼觅食优化算法分别降低了20.83 km和29.95 km,航迹代价分别降低了1...     

浅水域探测型无人水下航行器海洋动能发电装置特性研究

为了解决浅水域探测型无人水下航行器探测模块长时连续工作时对能源的需求,设计了基于海洋动能的晃动发电装置,根据拉格朗日方程建立了航行器与晃动摆耦合的运动方程,最后根据简化的运动方程,采用龙格库塔方法求解并分析了影响晃动发电性能的因素,研究了不同海况下航行器运动幅度、周期、摆长、质量、转动惯量等参数以及不同运动耦合对发电性能的影响。在2级海况下,最佳电机阻尼系数为5.4N·m·s/rad,3种激励运动耦合时发电装置平均功率能够达到0.5W。研究分析表明,提出的基于海洋动能发电装置模型是合理可行的,在一般海况下,能够满足探测模块的能源需求,同时发现运动幅度、周期、摆长、质量以及耦合横摇运动对发电性能影响较大,转动惯量以及耦合垂荡运动对其影响较小。研究结果为后期晃动发电机的研制、工程试验及优化,提供了一定的理论基础与借鉴。     

小型水下自航行器动力学建模与控制

水下自航行器动力学建模是其控制研究的基础,为此基于Newton-Euler法建立了水下自航行器的一般动力学模型,其模型具有复杂非线性特征．利用解耦和摄动理论对模型进行了合理简化,将控制系统分解为弱耦合的子系统．基于简化模型设计了航速、航向、纵倾和深度控制器,仿真结果证明了自航行控制的鲁棒性和稳定性。     

欠驱动水下航行器编队协同控制

针对复杂海况中欠驱动无人水下航行器（UUV）的水平面上编队问题,结合路径跟踪控制和一致性算法构建编队运动控制策略.将编队任务分为两步:1）对于每个UUV个体设计路径跟踪控制器,完成对各自期望路径的跟踪;2）对于多个UUV之间设计一致性协同算法,完成UUV编队的协同运动;编队控制器设计考虑了外界海流干扰及UUV模型参数不确定性等因素.针对海流干扰设计干扰观测器,利用自适应技术对参数不确定性进行在线估计,最后通过仿真验证了所设计编队控制策略的有效性.     

高速水下无人航行器仿生外形设计与阻力数值预报研究

为了研究水下无人航行器（unmanned underwater vehicle,UUV）的外形因素对阻力性能的影响,利用计算流体力学方法对不同航行器外形展开阻力预报及分析。对于水下高速UUV而言,优异的阻力性能对UUV的航速和续航能力的提升都是至关重要的。针对某高速UUV的减阻需求,首先结合SUBOFF标准模型进行了阻力特性数值预报,与试验数据对比验证了预报方法的适用性;在此基础上,模仿鲨鱼和海豚的外形特征设计了2种UUV水动力外形构型,针对2种外形构型分别预报了带有不同附体构型的阻力特性,得到了一种相比SUBOFF艇形具有明显减阻效果的UUV水动力外形。研究对低阻型高速UUV的外形设计具有一定的参考价值。     

Finite Element Analysis for Effects of Incident Wave Angle and Seabed on Hydrodynamic Characteristics of Buoy

1Introduction Astheexploitationsofoceanreceivegrowingattentions, thestudiesfortheinteractionsbetweenwavesandbuoys attractincreasingrecognitionsnotonlyowingtotheir theoreticalvaluebutalsobecauseoftheirgreatapplicable value.Forinstance,theinteractionsbetwee…     

五叶浮环轴承的数值分析

本文采用了边界元方法研究了五叶浮环轴承的稳定性,得到了五叶浮环轴承表面的压力和润滑剂流场随偏心率的变化而变化的规律。     

弯道会车的瞬态气动特性

应用计算流体力学方法,采用重叠网格的策略,对两个简化SAE模型的弯道会车进行了数值模拟研究,获得了两车气动六分力的变化规律.在极短的会车过程中,侧向力、侧倾力矩和横摆力矩都发生了方向的变化,迅速达到各自的正负极值,处在内侧弯道车辆1的侧向力、侧倾力矩和横摆力矩的值略大于外侧弯道车辆2.升力和纵倾力矩也发生了数值和方向的改变,这些都会对车辆的行驶稳定性带来一定的影响,为进一步研究弯道会车的瞬态气动特性提供了理论参考.     

延深基坑桩锚加固支护结构力学特性分析

运用Zsoil有限元软件建立桩锚支护延深开挖基坑数值模型,对加固支护结构连梁的节点连接形式、截面尺寸、支护平台宽度、二级支护桩的桩径和桩间距以及嵌入比等影响因数进行分析.结果表明:连梁节点连接形式,支护平台宽度对控制延深开挖基坑支护结构的受力和变形有明显影响.     

基于水动力特性的河道景观设计方法

针对以往河道综合治理过程中水利设计和景观设计缺乏融合性的特点,分析了不同水文条件下河道水动力特性对景观设计的控制性指标要求;研究了基于丰、枯水期水位变化的滨河造景对策;指出水动力特性对护岸形式选择的影响;论述了不同水深下水生植物适宜品种及营造手法;提出河道水动力特性及景观要求双重作用下河道断面的优化策略.对于河道综合治理工程的优化设计有重要参考和应用价值.     

锈蚀对网架结构性能影响的研究分析

以网架实际工程为研究对象,考虑到锈蚀深度占壁厚的百分比,分析了锈蚀对结构承载能力的影响,指出锈蚀对结构由表及里的腐蚀过程中,不断地改变着结构的受力状态,并对结构造成损伤,其危害除与锈蚀的程度有关外,还与结构特性、应力状态及几何性质等因素有关,据此可在结构设计中主动地加以考虑,做到及早预防或减少锈蚀对钢结构的危害。     

入水角度对高速射弹入水过程的影响

研究入水角度对高速射弹入水过程的空泡形态、弹道特性及流体动力特性的变化规律,计算中使用VOF(volume of fluid)多相流模型,Schnerr and Sauer空化模型,同时结合重叠网格和6DOF(degrees of freedom)技术对射弹的入水过程开展数值模拟.结果表明:射弹两侧空泡形态不对称,与左侧空泡相比,右侧空泡尺寸较大;射弹入水以后,入水角越小,射弹质心处的速度越大;入水角为45°时,俯仰角、偏航角、滚转角的波动范围更小;射弹在撞击水面时,阻力和升力岀现了一个峰值,但侧向力没有岀现峰值,而是一段微小的波动;入水角度对射弹流动稳定阶段的滚转力矩、偏航力矩及俯仰力矩影响非常小.     

天山北部拟南芥分布群落的物种多样性特征及生态适宜性分析

本文采用物种重要值、丰富度指数、多样性指数和均匀度指数对新疆北部的石河子、伊犁果子沟、额敏、阿勒泰等7个地区的拟南芥（Arabidopsis thaliana）生存群落的群落结构和物种组成进行了研究,比较了不同样地间的物种多样性和相似性指数,并采用生态位适宜度模型,分析了天山北部拟南芥生存群落的生态位适宜度及其限制因子。结果表明：研究区科、属、种结构较简单。天山中部4个样地均为草本群落,优势种相似,与其它3地不同。伊犁果子沟地区物种多样性最高,额敏地区其次,阿勒泰样地较低;总体上天山中部4个样地的物种多样性均不高,而其群落间物种相似性较高。天山中部4个样地与伊犁果子沟、额敏、阿勒泰3样地间的物种相似性均较差,但后3个样地间的物种相似性稍大。拟南芥生存群落的生态位适宜度较高,均在0.885以上,仅沙湾与独山子、伊犁果子沟之间达到了显著性差异（P〈0.05）,显示了拟南芥生存群落在天山北部较好的适应性。分析发现土壤养分（速效磷、速效钾）及土壤电导率是影响天山北部拟南芥种群分布、数量及重要性差异的主要小环境限制因子,但最终要受到水分因子的制约,降水、地理位置等大环境因素以及群落内物种相互关系具有重要作用,同时,拟南芥的分布与其生存群落的优势种,尤其与如新疆绢蒿的多年生草本依赖关系较为密切。     

离心泵汽蚀过渡过程瞬态特性分析

为了对离心泵汽蚀过渡过程的瞬态水力特性进行分析,采用全汽蚀模型且不考虑水中溶解性气体对汽蚀的影响,再通过计算流体力学软件CFX对离心泵叶轮流道内汽蚀过渡过程进行了数值模拟计算,并与试验结果进行了对比.结果表明:数值模拟结果与试验结果的变化趋势基本一致,汽蚀过渡过程中叶片背面气体体积分数随汽蚀余量的降低而逐渐增大,当叶片工作面的气体体积分数大于0时,汽泡相开始堵塞叶轮流道,进而影响叶轮内部能量的交换和传递;汽蚀引起的旋涡使得叶轮流道内的速度出现无规律波动,从而造成靠近旋涡区和叶片工作面通道内的速度和载荷增大;扬程在随汽蚀余量的降低而缓慢降至一定程度后再次急剧下降,不同工况下扬程波动的幅度有所不同,小流量时扬程波动幅度最大.     

基于Matlab的电容传感器动态特性分析

运用Matlab语言建立电容传感器的数学模型,利用SIMULINK的模块库和s函数对电容传感器的动态特性进行动态仿真,并用试验数据曲线验证模型的正确性;为研究传感器的动态特性和故障诊断研究建立了一种灵活的仿真平台,通过演算,得出影响动态特性的具体因素,从而提出改善影响动态特性的方法．