水下推进器转子叶片数与伴流场的匹配关系研究

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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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宏压电纤维致动的水下推进器性能及机理 被引量：2

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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

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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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基于FMECA的水下轮缘推进器复合可靠性分析 被引量：2

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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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模块化仿生波动推进器设计与控制研究 被引量：1

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作者 夏明海 朱群为 +3 位作者 殷谦 罗自荣 卢钟岳 蒋涛 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期513-522,共10页

仿生波动推进方式具有机动性好、适应性强、环境友好等优势,在水下机器人应用中具有广阔前景。为提高仿生波动鳍推进速度、减小质量与体积、提高可靠性,提出了一种基于凸轮驱动的模块化仿生波动推进器,基于自抗扰控制方法实现仿生波动... 仿生波动推进方式具有机动性好、适应性强、环境友好等优势,在水下机器人应用中具有广阔前景。为提高仿生波动鳍推进速度、减小质量与体积、提高可靠性,提出了一种基于凸轮驱动的模块化仿生波动推进器,基于自抗扰控制方法实现仿生波动鳍的频率连续精确控制。针对波动鳍仿生构型进行设计,对正弦波发生机构进行理论计算与运动仿真,推导了凸轮机构瞬时效率公式,平均效率最高可达83.6%。以波动鳍输出频率为控制目标,建立了波动鳍控制模型。理论推导与流体仿真结果表明,在定常频率下波动鳍内部特性与外部负载均呈非线性时变效应。设计了线性自抗扰波频控制器,基于STM32单片机搭建了波动鳍测控实验系统。实验结果表明,在低频与高频下波动鳍均能准确跟踪期望频率,响应曲线平缓连续且无超调,稳态波动误差小于2.3%。当频率为3 Hz时,自抗扰控制器与PID控制器输出波动误差分别为6.3%和2.1%,自抗扰控制精度提高66.7%。研究结果表明,该模块化仿生波动推进器控制精度高、集成度好,可任意数量配置到仿生水下机器人上,具有较好的应用价值。 展开更多

关键词 波动鳍 凸轮机构 自抗扰控制 水下推进器 仿生机器人

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水下仿鱼推进器的分析 被引量：1

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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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水下无源流体推力矢量喷管流动特性研究

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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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水下旋转推进器动力学响应模拟软件设计

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作者 邱恩海 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第24期91-93,共3页

现有的动力响应模拟软件还没有一款针对水下旋转推进器的专用程序,因此提出水下推进器动力学响应模拟软件设计。设计分为推进器湍流模拟架构算法设计、动力响应模拟架构算法设计、推进器叶片载荷模拟架构算法设计、响应模拟执行编码架... 现有的动力响应模拟软件还没有一款针对水下旋转推进器的专用程序,因此提出水下推进器动力学响应模拟软件设计。设计分为推进器湍流模拟架构算法设计、动力响应模拟架构算法设计、推进器叶片载荷模拟架构算法设计、响应模拟执行编码架构设计。试验表明,设计的水下推进器动力学响应模拟软件,具有响应速度快、运行稳定好、资源占有率低、模拟数据准确率高的特点。 展开更多

关键词 水下旋转推进器 动力学 响应 模拟软件

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云计算水下旋转推进器数据融合方法研究

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作者 孟占永 高艳萍 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第4期64-66,共3页

为解决水体多传感器数据融合体系在并发性和扩展性方面存在的限制性问题,提出基于云计算的新型水下旋转推进器数据融合方法。分别连接底层助力架构及动力传感器,完成云计算条件下水下旋转推进器的结构分析。在此基础上,统计数据处置量结... 为解决水体多传感器数据融合体系在并发性和扩展性方面存在的限制性问题,提出基于云计算的新型水下旋转推进器数据融合方法。分别连接底层助力架构及动力传感器,完成云计算条件下水下旋转推进器的结构分析。在此基础上,统计数据处置量结果,通过特征节点整合的方式,确定边界融合值的具体权限水平,完成水下旋转推进器的数据融合方法研究。对比实验结果表明,与传统Storm手段相比,应用新型数据融合方法后,旋转推进器的QEA指标由0.35增大至0.98,整个水下传感体系的并发性与扩展性均出现明显趋于平稳的变化趋势。 展开更多

关键词 水下旋转推进器 数据融合 助力架构 传感器 云计算数据 特征节点 边界融合值

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仿鱼长鳍波动推进器研究的进展与分析 被引量：17

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作者 沈林成 王光明 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期96-100,共5页

仿鱼长鳍波动推进是未来水下航行器的一个发展趋势和重要的研究方向,文章介绍了长鳍波动推进器的生物学背景,分析了长鳍波动推进的数学方法,对国内外仿鱼长鳍波动推进器的研究现状和取得的成果进行了综述,并扼要分析了目前仿鱼长鳍波动... 仿鱼长鳍波动推进是未来水下航行器的一个发展趋势和重要的研究方向,文章介绍了长鳍波动推进器的生物学背景,分析了长鳍波动推进的数学方法,对国内外仿鱼长鳍波动推进器的研究现状和取得的成果进行了综述,并扼要分析了目前仿鱼长鳍波动推进器控制研究的主要问题。推进系统控制遇到的挑战是大扰动情况下的状态保持、迅速机动、高效持久推进和轨迹规划与跟踪,从推进器的设计和控制上解决这些困难将依赖于工程技术科学和生物科学的进展状况。 展开更多

关键词 水下仿鱼推进器 长鳍波动 M2F波动模式

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复合波提升仿生机器鱼推进性能研究

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作者 罗自荣 夏明海 +3 位作者 殷谦 卢钟岳 蒋涛 朱一鸣 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1901-1908,共8页

受地震纵波和横波复合作用具有极大破坏性的启发,提出并设计了一种纵横复合波动新型水下仿生推进器。理论上建立了纵横复合波动运动学模型,开发了物理样机与测试平台,通过计算流体动力学(CFD)仿真和物理试验对比分析推进器在不同纵波幅... 受地震纵波和横波复合作用具有极大破坏性的启发,提出并设计了一种纵横复合波动新型水下仿生推进器。理论上建立了纵横复合波动运动学模型,开发了物理样机与测试平台,通过计算流体动力学(CFD)仿真和物理试验对比分析推进器在不同纵波幅值叠加下的推进性能。仿真结果表明,纵横复合波动能够显著增大波动鳍的推力和速度,推力均值可提高27.6%,峰值增大幅度大于200%。试验结果表明,推进器在2 Hz频率和20°纵波幅值下的稳态平均速度达到0.761 m/s,相比无纵波时提高约14.7%。该研究结果表明,相较于单一正弦横波,复合波动仿生鱼鳍具有更好的推力和速度性能,为高性能仿生波动机器鱼的研制提供了一种新的推进机理。 展开更多

关键词 复合波动 水下推进器 波动鳍 仿生机器鱼

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尾鳍的形状与运动参数对推进速度的影响 被引量：11

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作者 刘军考 陈维山 陈在礼 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第4期86-88,共3页

从推进速度的角度出发 ,实验研究了尾鳍摆动式水下推进器尾鳍的形状参数与运动参数对推进速度的影响 ,给出了实验结果。对尾鳍摆动式水下推进器的设计具有重要的意义。

关键词 尾鳍 形状参数 运动参数 质量速度 水下推进器 设计

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仿生机器鱼的运动学参数及实验研究 被引量：22

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作者 刘军考 陈维山 陈在礼 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第16期1354-1357,共4页

研究了尾鳍运动参数对推进速度的影响 ,进行了 2关节仿生机器鱼与单关节尾鳍摆动式水下推进器的对比实验 ,给出了实验结果。实验结果表明 2关节仿生机器鱼比单关节尾鳍摆动式水下推进器在相同实验条件下具有更高的推进速度。该仿生机器... 研究了尾鳍运动参数对推进速度的影响 ,进行了 2关节仿生机器鱼与单关节尾鳍摆动式水下推进器的对比实验 ,给出了实验结果。实验结果表明 2关节仿生机器鱼比单关节尾鳍摆动式水下推进器在相同实验条件下具有更高的推进速度。该仿生机器鱼可以实现对水下运动装置的推进 ,并且具有噪声低。 展开更多

关键词 仿生机器鱼 运动学参数 尾鳍 水下推进器 实验研究

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一体化氧化沟弯道流态特性研究 被引量：11

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作者 杨华展 王涛 邓荣森 《重庆建筑大学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期106-109,114,共5页

根据实测数据从流速分布的角度对增设水下推动器和弯道导流墙的一体化氧化沟弯道流态进行了研究分析,在实测和分析的基础上,提出了水下推进器和曝气转盘的合理设置位置,阐明了弯道导流墙对弯道流态的作用并提出了导流墙的合理设置方式,... 根据实测数据从流速分布的角度对增设水下推动器和弯道导流墙的一体化氧化沟弯道流态进行了研究分析,在实测和分析的基础上,提出了水下推进器和曝气转盘的合理设置位置,阐明了弯道导流墙对弯道流态的作用并提出了导流墙的合理设置方式,为实际工程设计提供了理论依据和参考。 展开更多

关键词 一体化氧化沟 弯道流态 导流墙 曝气转盘 水下推进器

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一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备

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《化工环保》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期106-106,共1页

该发明公开了一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备，它是在同一池体内组合两个淹没式生物膜反应区，池体中间为厌氧淹没式生物膜反应区，外围是好氧淹没式生物膜反应区，厌氧淹没式生物膜反应区密闭，二个反应区内都设... 该发明公开了一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备，它是在同一池体内组合两个淹没式生物膜反应区，池体中间为厌氧淹没式生物膜反应区，外围是好氧淹没式生物膜反应区，厌氧淹没式生物膜反应区密闭，二个反应区内都设置半轨性纤维填料，底部设置水下推进器；好氧淹没式生物膜反应区填料底部设置水下曝气装置。 展开更多

关键词 高浓度有机废水 一体化设备 生物膜 序批式 水下推进器 纤维填料 反应区 淹没式 曝气装置 设置

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