水下推进器转子叶片数与伴流场的匹配关系研究

1

作者 陈鹏磊 梁宁 +4 位作者 丁永乐 张坚伟 李健 曹琳琳 吴大转 《推进技术》 北大核心 2025年第2期89-102,共14页

为了明确水下推进器转子叶片数和伴流场的匹配关系,以四个不同转子叶片数的水下推进器为对象,采用数值模拟方法研究了叶片数与水下推进器激振力特性的关联机理。使用分块网格技术对航行体及推进器的计算域进行离散,采用RANS计算方法及SS... 为了明确水下推进器转子叶片数和伴流场的匹配关系,以四个不同转子叶片数的水下推进器为对象,采用数值模拟方法研究了叶片数与水下推进器激振力特性的关联机理。使用分块网格技术对航行体及推进器的计算域进行离散,采用RANS计算方法及SST k-ω湍流模型计算了推进器的激振力。借助谐调分析方法得到了航行体的伴流场特性,并结合推进器瞬时流场的分布特性,分析推进器激振力和伴流场的内在联系。结果显示:使用八个附体的航行体其伴流场以4,8,12为主要周期。当推进器转子叶片数为4a±1(a为任意正整数)时,转子横向激振力和垂向激振力脉动幅值较大;当推进器转子叶片数为4a+2时,转子横向激振力和垂向激振力脉动幅值明显降低,但转子轴向激振力幅值会有所增大,且脉动峰值出现在二倍叶频处。随着转子叶片数的增加,推进器转子和导管的激振力幅值逐渐减小。研究发现,对于后置定子泵喷推进器而言,转子叶片数应避开谐调分量较大的阶数,且转子叶片数与伴流场的匹配关系会影响转子和定子的脉动幅值及峰值出现的位置。同时,增加转子叶片数可以有效地降低推进器转子和导管的激振力脉动幅值。 展开更多

关键词 水下推进器 转子叶片数 激振力 谐调分析 后置定子

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小尺度两栖型低速履带式无人检测船水下推进研究

2

作者 严正奕 叶栢伶 +3 位作者 王南皓 赵薪贺 董瑞明 张彦儒 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第11期61-67,共7页

无人检测船是构筑现代化生态环境监测体系的关键技术之一,无人检测船对环境的强适应性和强通过性代表了无人检测船的先进设计水平。针对环境监测无人检测船多地形两栖作业的需求,研究低速履带式划水推进的原理,采用RNG k-ε湍流模型对1... 无人检测船是构筑现代化生态环境监测体系的关键技术之一,无人检测船对环境的强适应性和强通过性代表了无人检测船的先进设计水平。针对环境监测无人检测船多地形两栖作业的需求,研究低速履带式划水推进的原理,采用RNG k-ε湍流模型对15型履带和7.5型履带进行仿真计算,探究履带刺勺高度、刺勺间距与推进效率的关系,最后根据分析研究,提出两栖型低速履带式无人检测船划水履带的设计建议。 展开更多

关键词 两栖 低速 履带划水 无人检测船 水下推进

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磁性联轴节在水下推进电机上的应用 被引量：2

3

作者 唐荣庆 顾云冠 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2001年第4期105-107,共3页

为解决水下推进电机的出轴密封问题 ,本文介绍了磁性联轴节的基本原理、结构型式和计算方法 。

关键词 磁性联轴节 水下推进电机 密封 结构型式 气隙 潜水器

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宏压电纤维致动的水下推进器性能及机理 被引量：2

4

作者 林煌旭 任枭荣 +1 位作者 娄军强 贾振 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期881-887,1020,1021,共9页

提出了一种宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)致动的仿鲹科身体/尾鳍(body or caudal fin,简称BCF)水下推进器。利用搭建的实验平台测试了不同驱动电压条件下推进器的摆动性能,推进器在峰峰值为1000V,频率为17.7和3Hz... 提出了一种宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)致动的仿鲹科身体/尾鳍(body or caudal fin,简称BCF)水下推进器。利用搭建的实验平台测试了不同驱动电压条件下推进器的摆动性能,推进器在峰峰值为1000V,频率为17.7和3Hz的激励电压下分别取得空气中最大摆幅峰峰值为45mm,水下最大摆幅峰峰值13mm。借助计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)研究了仿生推进器在稳定摆动过程中流场特性和尾迹旋涡的分布情况,从推进器端部观察到的“反卡门涡街”结构揭示了仿生推进器的流体动力学机制和摆动式推进机理。推进器端部在x方向上的平均推进力可达1.5mN。研究成果对压电纤维致动器在仿生推进器的优化设计和提高其推进效率提供技术支持。 展开更多

关键词 仿生水下推进器 宏压电纤维复合材料 身体/尾鳍谐振式推进 计算流体力学分析 反卡门涡街

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水下推进器测速仪的设计与实现

5

作者 张振 何波 《现代电子技术》 2011年第13期84-86,91,共4页

该设计旨在开发一种水下推进器的测速仪器。该仪器利用霍尔电流传感器,通过检测推进器运行时的换向纹波来测速,并采用单片机进行控制计算,从而实现了无接触、高精度、数字化的便捷测量;该仪器还可做成钳形表,能够在不改变原有机械、电... 该设计旨在开发一种水下推进器的测速仪器。该仪器利用霍尔电流传感器,通过检测推进器运行时的换向纹波来测速,并采用单片机进行控制计算,从而实现了无接触、高精度、数字化的便捷测量;该仪器还可做成钳形表,能够在不改变原有机械、电气结构的情况下简单、方便、快速地测出推进器的运转速度。此外,该仪器还加入了对推进器电流、电压的测量,并采用人性化、模块化设计。 展开更多

关键词 水下推进器 测速仪器 便捷 电流 电压

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超声速喷管扩张型面对水下喷气推进振荡特性的影响

6

作者 王德友 李世鹏 +2 位作者 郭宝俊 张北辰 王宁飞 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期240-253,共14页

为研究超声速喷管扩张型面对水下火箭推进喷管多相流动与推进性能的影响,对具有不同扩张段型面的锥形和抛物型喷管在变深度静水环境、过膨胀条件下的流动过程进行数值模拟。基于流体体积多相流模型建立水下超声速燃气射流计算模型,详细... 为研究超声速喷管扩张型面对水下火箭推进喷管多相流动与推进性能的影响,对具有不同扩张段型面的锥形和抛物型喷管在变深度静水环境、过膨胀条件下的流动过程进行数值模拟。基于流体体积多相流模型建立水下超声速燃气射流计算模型,详细分析扩张型面类型和关键参数对喷管近场流动结构、流动分离特征和推力振荡特性的影响规律。研究结果表明:深水工作喷管内的分离激波结构高度不稳定,扩张段分离点处还可能呈现气-液分离,喷管推力在满流值的基础上振荡;抛物型喷管内存在流动分离模式的动态转换,受限激波分离下气-液分离现象不显著,与型面参数相比,型面类型的影响更为突出,抛物型喷管的推力振荡比锥形喷管更缓和,且在大水深下的差异更明显;在90 m水深下,不同型面喷管平均推力的最大差异达到基准抛物型喷管的10.13%。 展开更多

关键词 水下喷气推进 超声速燃气射流 喷管型面 流动分离 推力振荡

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水下无源流体推力矢量喷管流动特性研究

7

作者 冯潮 顾蕴松 +2 位作者 方瑞山 周宇航 史楠星 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期71-79,共9页

本文设计了一种水下无源流体推力矢量喷管,仅通过控制二次流阀门开闭,即可使主射流上下侧产生压差并发生偏转,但推力矢量角控制规律中的“突跳”和“迟滞”等非线性问题限制了该技术的工程应用。采用染色液流动显示技术和粒子图像测速技... 本文设计了一种水下无源流体推力矢量喷管,仅通过控制二次流阀门开闭,即可使主射流上下侧产生压差并发生偏转,但推力矢量角控制规律中的“突跳”和“迟滞”等非线性问题限制了该技术的工程应用。采用染色液流动显示技术和粒子图像测速技术,研究了喷管不同横向截面和纵向截面主射流附壁、离壁时的流动特性。研究结果表明:喷管内部存在剪切层旋涡、尾缘倒吸和分离泡等流动结构,同时近壁面存在横向流动,角区存在“角涡”结构。流动结构之间的相互作用规律,为解决推力矢量角控制规律中的“突跳”和“迟滞”等非线性问题提供了物理模型基础。 展开更多

关键词 水下推进器 被动二次流 射流 三维流动

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基于FMECA的水下轮缘推进器复合可靠性分析 被引量：2

8

作者 王冬杰 陈进华 +2 位作者 张驰 童昕 高云鹏 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第9期106-110,共5页

水下轮缘推进器可运行在较深海水的环境下,其可靠性不但受到加工制造的影响还受到严酷运行环境的影响。为了降低设备故障率,本文提出以FMECA和单元风险优先数(RPN)融合的可靠性分析策略。首先将水下轮缘推进器进行单元分解,详尽分析各... 水下轮缘推进器可运行在较深海水的环境下,其可靠性不但受到加工制造的影响还受到严酷运行环境的影响。为了降低设备故障率,本文提出以FMECA和单元风险优先数(RPN)融合的可靠性分析策略。首先将水下轮缘推进器进行单元分解,详尽分析各单元风险优先数,并以此为作为加权因子,建立水下轮缘推进器可靠性模型以及进行各单元可靠性分配,对水下轮缘推进器的系统进行复合失效率分析,最终通过计算公式求得可靠性数据。此方法可综合考虑运行装备的多种因素,对水下轮缘推进器的实际可靠性运行具有指导意义,最终将该策略应用到一款自研的水下轮缘推进器研制过程,实践表明了该分析策略的有效性。 展开更多

关键词 FMECA 水下轮缘推进器 可靠性分析

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基于压电致动器的水下柔性推进结构振动特性研究

9

作者 金爱国 金贵阳 胡燕海 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1287-1296,共10页

压电纤维(Macro Fiber Composite,MFC)致动器因其柔韧性好、致动力大、防水性能优异等特点越来越受到人们的关注,并在智能传感/致动、能量采集、水下仿生机器人等领域得到了广泛的应用。本文旨在研究MFC驱动水下柔性结构的振动特性与动... 压电纤维(Macro Fiber Composite,MFC)致动器因其柔韧性好、致动力大、防水性能优异等特点越来越受到人们的关注,并在智能传感/致动、能量采集、水下仿生机器人等领域得到了广泛的应用。本文旨在研究MFC驱动水下柔性结构的振动特性与动力学响应。计算得到MFC致动器驱动力,根据莫里森半经验公式推导得到流体附加惯性力和附加阻尼力。基于欧拉-伯努利梁理论、假设模态法和第二类拉格朗日方程,建立MFC致动的水下柔性结构耦合非线性动力学模型,采用谐波平衡法将非线性阻尼线性化。数值仿真和实验结果表明:粘贴了MFC致动器的柔性梁结构局部刚度增大,实测模态振型与仿真模态振型基本一致;受周围流体水动力的影响,MFC致动悬臂梁水下前两阶共振频率与动态响应下降明显;模型预测的幅频响应曲线与实测曲线吻合较好,证实了所建耦合动力学模型的有效性。本研究可为基于智能材料的水下仿生推进装置提供参考。 展开更多

关键词 压电纤维致动器 柔性结构 振动特性 动力学响应 水下仿生推进装置

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水下航行体应用鱼类仿生推进技术的试验研究 被引量：1

10

作者 敬军 胡刚义 +2 位作者 许建 杨晔 尹协振 《中国舰船研究》 2007年第6期16-23,共8页

水下仿生推进技术将是水下航行体推进技术的革命,这种推进方式是仿生学和水下航行体推进结合的产物,突破了传统的螺旋桨推进理论。初步研究了水下航行体仿生推进技术,以及波状摆动推进中C形起动模式使用不同形状尾鳍的流场结构及动力性... 水下仿生推进技术将是水下航行体推进技术的革命,这种推进方式是仿生学和水下航行体推进结合的产物,突破了传统的螺旋桨推进理论。初步研究了水下航行体仿生推进技术,以及波状摆动推进中C形起动模式使用不同形状尾鳍的流场结构及动力性能。一般可以将尾鳍形状划分为对称与不对称两大类,选择矩形和三角形作为这两类尾鳍的代表,对其进行了流动显示以及力矩和力测量。研究发现,两种尾鳍模型具有截然不同的流场结构:矩形会在翼尖处产生一个主涡环,而三角形会在尖角上下出现两个涡环。不同的尾迹流场结构有着不同的动力学效果。据此对比分析了不同形状的尾鳍在波状摆动推进中各自的优缺点,在此基础上进一步分析了尾鳍形状在实际工程中的应用。 展开更多

关键词 水下推进技术 仿生推进 鱼类 C形起动 尾鳍形状 流场结构

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国外水下液体化学推进剂的研究现状 被引量：9

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作者 赵小锋 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期62-65,共4页

综述了水下液体化学推进剂的品种、性能、应用以及未来的发展方向,指出单组元液体推进剂和多组元液体推进剂因能量和安全特性较优而被广泛应用,化学储能型推进剂是未来的发展方向之一,同时建议国内应加强水下液体化学推进剂的研究。附... 综述了水下液体化学推进剂的品种、性能、应用以及未来的发展方向,指出单组元液体推进剂和多组元液体推进剂因能量和安全特性较优而被广泛应用,化学储能型推进剂是未来的发展方向之一,同时建议国内应加强水下液体化学推进剂的研究。附参考文献17篇。 展开更多

关键词 应用化学 化学推进剂 液体推进剂 水下推进剂 鱼雷

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水下热动力推进系统的无级变速控制研究 被引量：4

12

作者 李代金 张宇文 +1 位作者 罗凯 党建军 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期195-198,共4页

对水下热动力推进系统进行无级变速研究是提高武器作战效能的需要,而对系统实施闭环控制是实现无级变速的必然。文章从系统物理特性、可实现性以及安全特性出发,建立了适用于闭环控制律综合的数学模型,基于非线性变结构控制原理设计了... 对水下热动力推进系统进行无级变速研究是提高武器作战效能的需要,而对系统实施闭环控制是实现无级变速的必然。文章从系统物理特性、可实现性以及安全特性出发,建立了适用于闭环控制律综合的数学模型,基于非线性变结构控制原理设计了控制率,并首次在实验室条件下实现了热动力水下航行体的无级变速控制。实验证明所设计的控制率很好地实现了对航行体航深、姿态的补偿,使航速具备了跟踪时变信号的能力;燃烧室压强控制无超调,保证了系统的安全性;利用航速与航深的制约关系,使动力系统潜力得到了充分发挥。 展开更多

关键词 闭环控制系统 水下热动力推进系统 无级变速 非线性变结构控制

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水下热动力推进系统的变结构控制 被引量：10

13

作者 罗凯 党建军 王育才 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期458-460,共3页

对于某水下热动力推进系统实施闭环控制是提高武器效能的需要。通过分析系统的物理特性,给出了适用于控制律综合的系统模型,进行了非线性变结构控制系统的设计。该控制系统跟踪指令准确、快速,抗干扰能力强,且燃烧室压强不超调、安全性... 对于某水下热动力推进系统实施闭环控制是提高武器效能的需要。通过分析系统的物理特性,给出了适用于控制律综合的系统模型,进行了非线性变结构控制系统的设计。该控制系统跟踪指令准确、快速,抗干扰能力强,且燃烧室压强不超调、安全性好。基于该控制算法而研制的功率控制单元已通过了试验验证。 展开更多

关键词 水下热动力推进系统 系统模型 非线性变结构控制 功率控制 闭环控制 鱼雷 水下自航武器

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水下热动力推进系统无级变速半物理仿真试验台研究 被引量：1

14

作者 李代金 罗凯 +1 位作者 张宇文 党建军 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第13期4194-4197,4201,共5页

提出了一种新颖的水下热动力推进系统无级变速半物理仿真系统。介绍了无级变速技术方案、半物理仿真系统的组成,结构和测控软件设计,并对一次半物理仿真试验结果进行了分析。利用所研制的无级变速半物理仿真试验台系统,可方便的实现对... 提出了一种新颖的水下热动力推进系统无级变速半物理仿真系统。介绍了无级变速技术方案、半物理仿真系统的组成,结构和测控软件设计,并对一次半物理仿真试验结果进行了分析。利用所研制的无级变速半物理仿真试验台系统,可方便的实现对航行体航深、姿态的补偿,使航速具备了跟踪时变信号的能力;燃烧室压强控制无超调,保证了系统的安全性;利用航速与航深的制约关系,使动力系统潜力得到了充分发挥;实现了热动力水下航行体的无级变速控制。试验结果表明,所研制的水下热动力推进系统无级变速半物理仿真试验台满足了规定的性能指标,达到了预期的目的。 展开更多

关键词 水下热动力推进系统 液压试验台 无级变速 测试系统

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小型4轴矢量推进式水下机器人定深控制技术 被引量：1

15

作者 罗庆生 金诚 +2 位作者 张浩 梁伟栋 陈怡然 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1022-1026,1031,共6页

针对传统水下航行器低速航行时姿态控制效率低、机动性差的缺点,设计并构建了一款4轴矢量推进式水下机器人,使其在低速航行时仍然具有高可控性与高机动性.依据该机器人的结构特点和运动特性,提出了一种基于自适应滑模控制的适合矢量推... 针对传统水下航行器低速航行时姿态控制效率低、机动性差的缺点,设计并构建了一款4轴矢量推进式水下机器人,使其在低速航行时仍然具有高可控性与高机动性.依据该机器人的结构特点和运动特性,提出了一种基于自适应滑模控制的适合矢量推进式水下机器人纵向深度控制的高可靠性方法,并构建了鲁棒控制器,且配以平滑饱和函数,有效改善机器人控制的暂态品质和震颤现象,解决了该机器人建模时因动态系统高维、多输入、高度耦合、强非线性而产生的较大建模误差问题.仿真结果表明,机器人的深度、俯仰角能迅速稳定在期望值附近. 展开更多

关键词 小型4轴矢量推进式水下机器人 自适应滑模控制 定深控制 系统仿真 样机运行试验

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强激光水下爆炸推进的物理机制 被引量：1

16

作者 吴先前 王一伟 黄晨光 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期687-698,共12页

对激光水下聚焦爆炸推进的作用机理开展了实验测量和数值模拟研究.实验观察到激光水下聚焦爆炸推进分为两个物理过程:(1)强激光与铝膜相互作用诱导等离子体演化,产生短脉冲、高幅值的等离子体压力,并对航行体做功;(2)激光爆炸产物气泡脉... 对激光水下聚焦爆炸推进的作用机理开展了实验测量和数值模拟研究.实验观察到激光水下聚焦爆炸推进分为两个物理过程:(1)强激光与铝膜相互作用诱导等离子体演化,产生短脉冲、高幅值的等离子体压力,并对航行体做功;(2)激光爆炸产物气泡脉动,对航行体继续提供推力.另外,实验还对不同介质中的激光推进效率以及气泡与约束壁面/自由水面相互作用的物理机制进行了研究.发现在高阻抗环境介质、气泡受约束脉动以及近自由水面条件下,激光爆炸推进的效率更高.在实验的基础上,建立了激光水下聚焦爆炸推进的物理模型,发展了相应的耦合数值计算方法.计算得到的气泡脉动规律及航行体运动规律与实验测量结果一致,验证了计算的模型和方法,为强激光水下聚焦爆炸推进机理的研究提供了一种有效的方法. 展开更多

关键词 激光水下聚焦爆炸推进 激光诱导等离子体 气泡脉动 物理模型 数值模拟

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水下仿鱼推进器的分析 被引量：1

17

作者 王光明 沈林成 《兵工自动化》 2006年第5期7-9,共3页

鱼类推进模式分为波动和摆动推进模式,由此产生了仿鱼推进机理及推进技术。仿鱼推进系统设计主要包括诸如载体和推进器(鳍)的结构与形态、鳍的力学特性(惯量和硬度等)、致动机构选择与布置、传感器的选择与布置等问题。

关键词 水下仿生推进器 推进机理 推进技术

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装填参数对水下新型气幕式发射内弹道性能的影响 被引量：1

18

作者 胡雨博 陈双 +1 位作者 郑监 胡宏伟 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期738-746,I0004,共10页

为降低水下全淹没发射过程中射弹的附加质量,提高射弹初速,基于水下气幕式发射原理,提出了一种气幕的新型形成方式,即通过在发射管内壁开设沟槽,引导射弹后的火药燃气在发射管内汇聚形成气幕;建立了气幕式发射流体动力学模型,对该气幕... 为降低水下全淹没发射过程中射弹的附加质量,提高射弹初速,基于水下气幕式发射原理,提出了一种气幕的新型形成方式,即通过在发射管内壁开设沟槽,引导射弹后的火药燃气在发射管内汇聚形成气幕;建立了气幕式发射流体动力学模型,对该气幕形成方式下的发射过程进行了数值模拟,分析了装填参数对发射内弹道性能的影响。结果表明,与全淹没式发射相比,气幕式发射可将最大膛压降低89.4%,射弹初速提高53.3%;推进用包覆火药的包覆层燃速指数从0.75增大到0.78时,气幕排水时间缩短,弹丸启动时管内燃气体积分数大幅降低,弹丸初速降低,但内弹道全过程大幅缩短,发射频率提高;包覆层厚度的微小变化对内弹道性能影响较小。 展开更多

关键词 流体力学 水下推进 水下气幕 多相流 内弹道特性 气幕式发射 装填参数 射弹初速

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水下热动力推进系统闭环控制单元设计

19

作者 胡峰 罗凯 +2 位作者 王新平 李淼 秦侃 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2011年第12期130-133,共4页

基于PC 104模块,在研究水下热动力推进系统的基础上,完成系统闭环控制单元的总体结构设计。根据系统的工作环境要求,进行外围模拟电路和数字模块的设计与选择;基于模块化程序设计的思想,运用Turbo C语言完成主程序和中断子程序的编写。... 基于PC 104模块,在研究水下热动力推进系统的基础上,完成系统闭环控制单元的总体结构设计。根据系统的工作环境要求,进行外围模拟电路和数字模块的设计与选择;基于模块化程序设计的思想,运用Turbo C语言完成主程序和中断子程序的编写。完成硬件结构的搭建并进行模拟实验。实验结果表明,该控制单元具有良好的可靠性和实用性。该设计思路对水下热动力推进系统控制理论研究提供参考价值。 展开更多

关键词 水下热动力推进系统 闭环控制 PC104

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喷水推进型水下滑翔机的水平翼参数配置及定常运动分析

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作者 傅晓云 雷磊 +1 位作者 杨钢 李宝仁 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1499-1508,1516,共11页

以喷水推进型水下滑翔机为研究对象,对比理论计算、数值仿真和拖曳试验结果,验证数值仿真方法计算水动力的准确性.考虑水平翼对水下滑翔机滑翔效率和静稳特性的影响,通过设计正交仿真试验和利用惠克公式确定水平翼的参数配置.基于刚体... 以喷水推进型水下滑翔机为研究对象,对比理论计算、数值仿真和拖曳试验结果,验证数值仿真方法计算水动力的准确性.考虑水平翼对水下滑翔机滑翔效率和静稳特性的影响,通过设计正交仿真试验和利用惠克公式确定水平翼的参数配置.基于刚体六自由度动力学模型,建立喷水推进型水下滑翔机的动力学模型,对定常滑翔运动和水平面回转运动进行运动仿真.结果表明,滑翔运动时,随质心调节位移的增加,攻角减小、滑翔角和滑翔速度增大;水平面回转运动时,随舵角增大,回转半径和回转周期减小,并且航速越快,尾舵调节效果越好.研究结果对喷水推进型水下滑翔机的设计与应用具有指导意义. 展开更多

关键词 喷水推进型水下滑翔机 水平翼 正交试验 动力学模型

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