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。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。     

混合驱动水下滑翔器滑翔状态机翼水动力特性

将水下滑翔器和水下自航行器两者功能集合于一身,提出了一种新概念混合驱动水下滑翔器.采用计算流体力学方法对混合驱动水下滑翔器滑翔状态下机翼对滑翔经济性和稳定性的影响进行了数值模拟研究.正交试验表明,其滑翔经济性受机翼弦长影响最为显著;滑翔器的稳定性受机翼的后掠角影响最为显著;对4个具体模型在0°~20°攻角的进一步的数值模拟表明,机翼的位置主要影响滑翔稳定性,对滑翔经济性影响较小.滑翔器在6°左右攻角航行时,具有最大的升阻比.研究为混合驱动水下滑翔器的设计提供了理论指导和参考.     

水下滑翔器设计参数与运动性能分析

水下滑翔器设计参数对其运动性能具有重要影响．通过对水下滑翔器稳定运动状态的分析,获得其设计参数与整体运动性能的关系,并得到参数的取值范围,用于指导水下滑翔器设计过程．为此,详细分析了水下滑翔器稳态运动时的攻角、运动方向、速度和设计参数之间的关系,并得到水下滑翔器设计参数需要满足的约束条件．通过分析水下滑翔器的运动性能,得到旋转重物的偏心量和浮力调节系统位置等参数的优化取值．最后,文章设计了水下滑翔器的物理样机,并进行了水域试验,验证了设计和分析的有效性     

静水压力对水下滑翔器O形圈密封性能影响的数值分析

利用Workbench软件模拟不同压缩率下静水压力对O形圈变形、范·米塞斯应力和接触压力的影响,得到其间的对应关系.计算表明,静水压力对密封圈变形的影响随着压缩率的增大而减小;压缩率较小时,静水压力的增加会引发挤入现象,从而使范·米塞斯应力急剧增大,导致密封圈破坏,故水深较大时,需较大的压缩率或添加挡圈;在不同的压缩率下,接触压力随静水压力的增加而增大,最大接触压力始终大于静水压力,可保证其正常的密封性能.计算结果可为完善水下滑翔器密封结构的设计提供参考.     

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...     

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.     

基于SPH-FE方法的波浪中结构物动力特性模拟研究

海工结构物在波浪荷载作用下产生动力响应,本文基于光滑粒子流体动力学-有限元(SPH-FE)耦合方法对结构物受孤立波冲击过程中表面压力分布和动力响应特性进行研究.通过溃坝模型模拟了水柱倒塌冲击结构物的过程,分析SPH模型中粒子间距对数值结果的影响,并通过与文献结果对比验证了本文数值方法的可行性.在此基础上研究水柱高度、水柱与结构物间距及结构物刚度对波浪到达时间、结构动力响应和波浪冲击荷载特性的影响.研究结果表明:在本文计算条件下,波浪到达结构物的时间与溃坝初始水柱高度关系不明显,但随水柱与结构物间距的增大而线性增加;结构物顶端位移响应幅值随水柱高度、水柱与结构物间距及结构物刚度的变化较明显;结构物所受波浪冲击荷载与水动力作用呈正相关关系;当水动力作用相同,结构刚度增大时,结构物底端所受波浪力会增大.     

液压式固有频率可控动力消振器的研究

文中提出了一种新型消振元件──可用于消除变频振动的液压式固有频率可控动力消振器。介绍了该消振器的原理、动态特性、动刚度的计算和实验曲线以及固有频率和油区的关系曲线。进行了手控变频消振实验。结果表明，该消振器对于变频振动具有令人满意的消振效果。     

应用弹性振子模型模拟声表面波在金属材料中的传播过程

基于激光超声的融蚀模型,将脉冲激光源等效为垂直力源,进而作为超声脉冲的激发源,建立弹性振子模型,采用弹性点阵的模拟方法对激光超声在金属材料中的产生和传播机理进行了研究。着重研究了不同的金属材料受到理想点源激发时,所产生的超声表面波的传播过程。针对同一激发源在铝和铜介质中的不同激发效率进行对比和分析,结果发现金属铝中传播的声脉冲相比于铜介质具有更大的振幅与较快的速度。     

岩体爆炸应力波衰减规律的颗粒流数值模拟

基于PFC2D离散元软件,首先对岩石的动力落锤实验进行模拟,获取岩体的动力学细观参数.随后建立了集中药包作用下岩体的爆破模型,对不同关键点处的应力波峰值进行了监测,得到了应力波在岩体传播过程中的衰减规律并与理论值进行对比,从爆破漏斗的形成和理论应力波衰减的拟合效果来看,PFC模拟爆破有潜在的优越性,能较好的再现爆破的整个过程,因此,可以预先利用数值手段为试验方案设计提供指导;为爆破的研究工作提供经济、简便而实用的方法.     

爆轰驱动金属壳体断裂数值仿真研究

对破片形成及运动问题的研究在增强战斗部的毁伤效能中具有重要地位. 本文利用数值模拟方法对不同装药结构的破片战斗部壳体在爆炸冲击载荷作用下的响应过程进行了仿真计算,仿真结果与理论计算结果相符,验证了数值模拟方法的可行性. 在此基础上对比分析了不同刻槽受控破片战斗部壳体断裂破片形成过程,得到了刻槽对破片速度的影响规律. 本文结果可为破片战斗部工程设计提供参考.     

弹簧操动机构用侧切式阶梯型缓冲器数值模拟

为研究用于弹簧操动机构的侧切式阶梯型缓冲器的结构参数对缓冲特性的影响,通过分析缓冲器的工作原理,探究了其缓冲动态过程.根据伯努利定理建立了缓冲器缓冲的数学模型,提出了对当量直径计算的雷诺数进行修正的方法,解决了由月牙形节流缝隙造成的压力损失难以准确计算的问题.通过ADAMS与MATLAB联合仿真对弹簧操动机构作用下的缓冲器缓冲过程进行了数值模拟,分析了侧切式阶梯型缓冲器的活塞铣面间距以及铣面长度对缓冲特性的影响.研究结果为侧切式阶梯型缓冲器设计提供了理论指导.     

船用螺旋桨敞水性能影响因素的模拟分析

以DTMB 4119螺旋桨为研究对象,应用ISIGHT软件集成型值点计算、模型建立、网格划分和仿真计算等分析模块,并引入试验设计和统计方法,分析得到螺距、拱度、纵倾角和弦长因素对螺旋桨敞水性能的影响,并且通过将模拟分析结果与实验数据对比,验证了数值计算的正确性。研究发现:螺距对螺旋桨敞水性能影响最为明显,其次为弦长、拱度和纵倾角,并且跟纵倾角的影响相比,因素间的二次项、交互项的影响更为明显。     

超声波对超细粒子在润滑脂中分散作用的研究

通过超声波使润滑脂中的超细粒子得到分散,采用四球摩擦试验机测试加载超声波前后润滑脂的摩擦因数,利用锥入度试验仪测试加载超声波前后润滑脂的稠度.结果表明:高能超声波能使润滑脂中的超细粒子得到分散,使得润滑脂摩擦系数、稠度减小.     

爆炸冲击波与防弹衣相互作用的数值模拟

为研究穿戴防弹衣情况下爆炸冲击波对人体的作用模式,建立了爆炸冲击波冲击防弹衣的2维和3维数值模型.借助Eulerian和Lagrangian的完全耦合方法,模拟构建爆炸冲击波与防弹衣相互作用所形成的冲击波流场.对冲击波流场的分布情况进行分析,包括冲击波在防弹衣表面的反射,在防弹衣边缘绕射以及在防弹衣与人体之间的传播情况.研究结果表明,在穿戴防弹衣情况下,爆炸冲击波与防弹衣发生相互作用,形成的复杂波系会加重对人体的伤害.      

生命价值的自我实现及其动力转换机制的探索

个体的行为动力源于需要，而满足需要的资源却依存于环境。可见，需要与资源环境是构成人们自我价值实现系统的两个基本维度。与此相适应的两种认同倾向，即自我认同与社会认同，既反应了个体内在需要结构之间的冲突．也反应了个性化与社会化之间的冲突。这些问题交织在一起，便形成了一个极其复杂的价值实现场。因此，个体心理动力在指向和获取价值资源的时候，其路径必然是多样而灵活的，这就使得心理动力在价值参照系统内的运行过程中，产生了形式多样化的动力变形和转换机制。     

爆炸冲击波作用下桥梁损伤效应的数值仿真

应用非线性动力有限元方法对爆炸冲击波作用下桥梁的损伤效应进行了三维数值模拟,得到了空中爆炸冲击波的传播规律曲线和峰值压力曲线,通过与实验公式对比,验证了爆炸荷载计算模型的有效性和计算结果的可靠性,并在此基础上研究了桥梁在爆炸载荷作用下的非线性动态响应.计算结果表明：爆炸冲击波对桥梁的损伤效应呈现局部破坏特征,桥梁迎爆面局部结构损伤较大且以破口形式存在.数值仿真结果为桥梁的抗爆承载计算和安全性评估提供了重要的参考依据.