便携式侧扫声呐拖体水动力仿真与试验研究 被引量：1

1

作者 张沛心 牟璇 +3 位作者 沈慧 许冲 许鹏 刘永强 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第13期119-123,共5页

便携式侧扫声呐具备尺寸小、重量轻的特点,可快速搭载于水面舰艇上,便于运输与使用。声呐拖体的拖曳姿态由重力、浮力、水动力和牵引力共同决定,采用有限元软件对该声呐拖体进行水动力仿真,根据力矩平衡方程计算不同流速下,声呐拖体的... 便携式侧扫声呐具备尺寸小、重量轻的特点,可快速搭载于水面舰艇上,便于运输与使用。声呐拖体的拖曳姿态由重力、浮力、水动力和牵引力共同决定,采用有限元软件对该声呐拖体进行水动力仿真,根据力矩平衡方程计算不同流速下,声呐拖体的水动力性能与拖曳稳态纵倾角,并与拖曳试验结果进行对比,验证了仿真结果的准确性。采用有限元方法,对配备不同角度助潜翼和尾翼的拖体模型进行纵倾角仿真计算,将声呐拖体的纵倾角由15°优化至10°以内。仿真结果经试验验证有效,可为声呐拖体的拖曳姿态研究提供参考。 展开更多

关键词 便携式侧扫声呐 拖体 纵倾角 水动力仿真 拖曳试验

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带缆水下机器人系统水动力混编算法设计 被引量：1

2

作者 陈东军 吴家鸣 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第3期101-110,共10页

为深入探究带缆水下机器人系统水动力与控制力的关系,设计一种水动力混编计算方法。首先引入脐带缆和水下机器人控制方程组,将机器人运动过程中合外力与脐带缆张力、螺旋桨推进力以及机器人主体水动力关联起来;其次设计收放脐带缆和调... 为深入探究带缆水下机器人系统水动力与控制力的关系,设计一种水动力混编计算方法。首先引入脐带缆和水下机器人控制方程组,将机器人运动过程中合外力与脐带缆张力、螺旋桨推进力以及机器人主体水动力关联起来;其次设计收放脐带缆和调节螺旋桨转速的控制程序,最后将系统方程组求解程序、控制程序和水动力计算模块三者混编,形成水动力与控制力交互耦合计算方法。仿真计算结果表明,纵摇角、横摇角以及淹没深度仿真值与实验值误差分别为1°、0.5°和-50 mm;PID算法延迟对前馈调节机制产生影响,收放缆最大相对误差为15%,轨迹跟踪最大误差0.3 m。 展开更多

关键词 水下机器人 水动力仿真 轨迹跟踪 算法设计 运动控制

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低速水下机器人水动力试验系统设计 被引量：2

3

作者 张亮 纪胜军 +2 位作者 李树珍 沈江洁 石磊 《机床与液压》 北大核心 2024年第5期95-100,共6页

针对低速水下机器人模型试验测取水动力特性的需求,设计一款满足相似理论要求的室内小型低速开口式直流水洞;利用Fluent软件仿真得到试验段各截面速度分布云图,选出满足试验条件的截面范围;搭建试验平台并进行流场标定,结果表明稳流段... 针对低速水下机器人模型试验测取水动力特性的需求,设计一款满足相似理论要求的室内小型低速开口式直流水洞;利用Fluent软件仿真得到试验段各截面速度分布云图,选出满足试验条件的截面范围;搭建试验平台并进行流场标定,结果表明稳流段速度达到2 m/s,稳流段的流场均匀且稳定,范围大于200 mm×68 mm×300 mm,满足阻塞率不大于25%、试验段长度通常是模型长度3倍的要求,验证了仿真结果的正确性且满足预期水下机器人模型试验的要求。此试验系统适用于速度不大于2 m/s,模型长不大于200 mm,模型来流方向的横截面积不大于5000 mm^(2)的试验条件。 展开更多

关键词 水下机器人 试验系统 水动力仿真 系统标定

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桨式轮驱动的高速水陆两栖平台水面航行特性研究

4

作者 陈泰然 龙金成 +1 位作者 李泽阳 粟慧 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第6期589-599,共11页

水陆两栖平台适用于各种复杂的水陆地形和环境,具有重要的军事和经济价值.常规水陆两栖平台通常需要陆地和水上两套驱动系统,其推进驱动机构较为复杂,且水陆模式切换较慢.为此,文中研制了一种共用一套驱动装置的桨式轮高速水陆两栖无人... 水陆两栖平台适用于各种复杂的水陆地形和环境,具有重要的军事和经济价值.常规水陆两栖平台通常需要陆地和水上两套驱动系统,其推进驱动机构较为复杂,且水陆模式切换较慢.为此,文中研制了一种共用一套驱动装置的桨式轮高速水陆两栖无人平台,并完成了样机试制和试验测试.该高速水陆两栖样机平台整体尺寸为长800 mm×宽540 mm×高350 mm,自重9 kg,最大载重3 kg,陆地最高速度为22 m/s,水面最高航速为12 m/s.同时,建立了平台与桨式轮耦合驱动的数值计算方法,通过数值模拟和试验相结合研究了桨式轮驱动水陆两栖无人平台的航行特性和水动力形成机理.研究表明:平台在水面航行通过高速旋转的四个桨式轮产生动升力,减少了车身的吃水深度,甚至使车身脱离水面,实现更高的航行速度.在稳定自航运动中,桨式轮驱动的水陆两栖平台表现出周期性的俯仰运动特性,前轮与后轮吃水深度分别在0~0.25D与0.5D~0.75D范围内波动(D为车轮直径),当平台的俯仰角为最小值时,前轮与后轮吃水深度大,平台获得升力大,艏部向上运动.前轮的尾流引起后轮迎流侧的吃水深度大,导致后轮扭矩的反作用大于前轮,使得平台俯仰角增大.当平台俯仰角达到最大值时,前轮与后轮吃水深度小,平台获得升力小,在重力作用下艏部向下运动,俯仰角逐渐减小,因此表现出姿态周期性的波动.平台稳定航行速度vx与桨式轮线速度vn之间存在线性匹配关系,可为两栖平台桨式轮的控制提供参考. 展开更多

关键词 水陆两栖无人平台 桨式轮驱动 水动力仿真 航行特性

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新型工艺下的海上风电导管架基础水动力数值仿真与风险分析 被引量：1

5

作者 闵巧玲 贾沼霖 +1 位作者 逯鹏 赵书华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期366-374,共9页

提出一种利用半潜驳进行导管架基础立式运输安装的新型施工工艺,采用半潜驳下潜为导管架基础提供向上浮力以减小吊机起吊力的方式解决现场设备适用性的难题。基于该新型运输安装工艺,采用三维势流理论建立半潜驳运输安装导管架基础的水... 提出一种利用半潜驳进行导管架基础立式运输安装的新型施工工艺,采用半潜驳下潜为导管架基础提供向上浮力以减小吊机起吊力的方式解决现场设备适用性的难题。基于该新型运输安装工艺,采用三维势流理论建立半潜驳运输安装导管架基础的水动力模型,通过数值仿真研究下潜深度与有义波高等因素变化对导管架基础-半潜驳系统运动及受力的影响规律,对半潜驳下潜作业进行风险分析,论证半潜驳运输安装导管架基础的可行性,确定半潜驳运输安装导管架基础下潜作业时允许横摇角,对半潜驳安全作业环境工况进行限定,以期为导管架基础新型运输安装工艺提供科学依据和技术支持。 展开更多

关键词 海上风电 导管架基础 运输安装 施工工艺 水动力数值仿真 风险分析

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蟹塘投饲船螺旋驱动装置设计与水动力性能分析 被引量：3

6

作者 陈雷雷 任万川 +2 位作者 李俊 张丽珍 胡庆松 《渔业现代化》 CSCD 2022年第3期27-35,共9页

为实现蟹塘多草水域环境下高效行走和投饲作业,设计了一种应用于蟹塘投饲船的差速双体螺旋驱动装置,并基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真技术对其水动力性能进行了研究。根据蟹塘投饲需求,对螺旋驱动装置进行了... 为实现蟹塘多草水域环境下高效行走和投饲作业,设计了一种应用于蟹塘投饲船的差速双体螺旋驱动装置,并基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真技术对其水动力性能进行了研究。根据蟹塘投饲需求,对螺旋驱动装置进行了结构设计与关键参数分析。在此基础上,基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和SST k-ω湍流模型,在Ansys软件中采用非结构化四面体网格建立螺旋驱动装置仿真模型,并就叶片高度与螺距两个关键参数,对螺旋叶片的水动力性能进行计算分析。结果显示:螺旋驱动装置射流速度随叶片高度的增加而提高,所受阻力与螺距和叶片高度成正比,同时直径为200 mm的驱动装置浮筒在叶片高度60 mm、螺距255 mm处的水动力性能增长幅度较大;以1∶4小型样机进行物理试验验证,600 r/min时所受阻力与仿真阻力误差为4.72%,验证了仿真模型的可靠性。研究表明,蟹塘投饲船采用螺旋驱动装置的可行性和有效性,所提出的水动力性能分析方法也能为螺旋驱动装置在水体环境中的应用研究提供理论参考。 展开更多

关键词 河蟹养殖 投饲船 螺旋驱动装置 水动力仿真

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基于PSO-PID的无人艇布放回收半主动式防摆系统控制研究 被引量：1

7

作者 李云龙 王生海 +3 位作者 赵明慧 翁晶 邓晨旭 韩广冬 《机床与液压》 北大核心 2025年第6期49-56,共8页

针对高海况下无人艇布放回收作业中,无人艇负载摆动幅度过大的问题,设计一种布置于船用吊机上的半主动式磁流变防摆装置,建立防摆系统动力学模型,同时将粒子群优化算法(PSO)和PID控制器相结合,实现了PID参数的自动最优选定。通过Simulin... 针对高海况下无人艇布放回收作业中,无人艇负载摆动幅度过大的问题,设计一种布置于船用吊机上的半主动式磁流变防摆装置,建立防摆系统动力学模型,同时将粒子群优化算法(PSO)和PID控制器相结合,实现了PID参数的自动最优选定。通过Simulink-Adams联合仿真,结果表明:在设定的3种工作场景下,采用PSO-PID控制器的防摆系统的平均摆动抑制率相比无防摆措施提升80%以上,其能耗相比1.2 A恒定电流至少降低40%,可适应于不同的工作场景,面对突发的复杂激励具有良好的动态性能和能耗控制,证明了防摆系统及其控制策略的有效性。 展开更多

关键词 无人艇布放回收 防摆装置 磁流变阻尼器 粒子群优化算法 水动力仿真

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海浪发电机双向轴流叶轮设计与仿真分析 被引量：5

8

作者 王世明 申玉 +2 位作者 田卡 吕超 白连平 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第8期212-218,共7页

为了使海洋浮标具备正常的定位及监测功能,需要合理地进行双向轴流叶轮的选型分析。采用软件对翼型进行选择,并通过Fluent软件对翼型进行水动力仿真分析,由压力云图得到影响流体动力性能的主要因素是前半段的弧线。基于此设计S翼型,进... 为了使海洋浮标具备正常的定位及监测功能,需要合理地进行双向轴流叶轮的选型分析。采用软件对翼型进行选择,并通过Fluent软件对翼型进行水动力仿真分析,由压力云图得到影响流体动力性能的主要因素是前半段的弧线。基于此设计S翼型,进行UG建模,并通过接口导入Fluent软件进行叶轮仿真,以选定叶片数量。采用叶素动量理论(BEM)对海流能自供电浮标叶轮翼型进行原理分析,建立Bladed模型,仿真得到叶轮输出特性,从而验证了水动力仿真的正确性。通过模拟试验平台对所设计叶轮的可行性进行验证。结果表明:桨距角为15°,尖速比为4,叶片数量为4的叶轮在流速2.2 m/s下获能效率最大,其数值接近40%。通过对仿真及理论分析的正确性进行验证,能够为之后的水槽及海试试验提供数据参考。 展开更多

关键词 水动力仿真 叶素动量理论 模拟实验平台 获能效率

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海流自供电浮标双向轴流叶轮仿真分析

9

作者 王世明 申玉 +2 位作者 田卡 吕超 白连平 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期39-45,共7页

通过CFD计算软件Fluent对叶片进行水动力仿真分析,由叶片压力曲线分析影响翼型效率的主要因素,对比分析选出S翼型,并由此翼型设计了对称S翼型,进行UG建模并通过接口导入Fluent进行叶轮仿真分析,由N-S控制方程及压力云图确定叶片数量。建... 通过CFD计算软件Fluent对叶片进行水动力仿真分析,由叶片压力曲线分析影响翼型效率的主要因素,对比分析选出S翼型,并由此翼型设计了对称S翼型,进行UG建模并通过接口导入Fluent进行叶轮仿真分析,由N-S控制方程及压力云图确定叶片数量。建立Bladed模型,仿真得到不同叶片的叶轮在不同的流速下转矩的变化情况及不同桨距角尖速比与获能效率的关系曲线。最后在实验室有机玻璃导管测试系统得到对称S型叶轮在不同流速下的获能效率。实验结果表明,对称S翼型具有捕获双向来流的能力,在实验流速为2.2 m/s时最大获能效率可达40%。为海流自供电浮标进行了正确选型,提高了效率,所得数据也为之后海试试验提供了理论参考。 展开更多

关键词 水动力仿真分析 Bladed模型 获能效率 测试系统

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跨介巡航器水下运动数学建模

10

作者 窦铭昊 刘昫辰 +4 位作者 黄东岳 王彪 窦丽华 陈杰 陈本美 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第8期1488-1500,共13页

跨介巡航器由于其巨大的应用潜力受到了广泛关注。对于几何结构复杂的跨介巡航器,目前还没有被广泛接受的建模方法。本研究提出了一种多手段结合的建模方法,建立了“同济飞鱼”水空两栖巡航器的完整数学模型。建模过程包含动力学和运动... 跨介巡航器由于其巨大的应用潜力受到了广泛关注。对于几何结构复杂的跨介巡航器,目前还没有被广泛接受的建模方法。本研究提出了一种多手段结合的建模方法,建立了“同济飞鱼”水空两栖巡航器的完整数学模型。建模过程包含动力学和运动学的机理模型推导,以及模型参数的确定。在参数确定过程中,综合运用了基于计算流体力学的水动力仿真手段以及针对机械结构的实验辨识方法,从而获得了完整的数学模型。 展开更多

关键词 跨介巡航器 机理建模 系统辨识 计算流体力学 水动力仿真

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浮体绳轮波能采集技术的研究与试验 被引量：1

11

作者 朱林森 夏欣欣 +3 位作者 李亚军 邬德峰 鞠燕娜 翟强 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期466-473,共8页

采用滚动导管机构消除前期浮体绳轮波能装置主绳缆与导绳器间的接触和磨损,利用真空气缸收绳机构提高装置的收绳能力和可靠性。为研究改进后浮体绳轮波能装置的采集效率,基于有限水深Airy波理论和莫里森方程,利用Aqwa和Orcaflex进后浮... 采用滚动导管机构消除前期浮体绳轮波能装置主绳缆与导绳器间的接触和磨损,利用真空气缸收绳机构提高装置的收绳能力和可靠性。为研究改进后浮体绳轮波能装置的采集效率,基于有限水深Airy波理论和莫里森方程,利用Aqwa和Orcaflex进后浮体绳轮波能装置的质量、阻尼系数、收绳力等关键参数进行优化。常见海况下的优化计算结果表明:改进后的浮体绳轮波能装置具有较高的波能采集效率,且小浪下的装置最优采集效率高于大浪下的装置最优采集效率。 展开更多

关键词 波能装置 实海况试验 采集效率 浮体绳轮 水动力仿真

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无人船声学探测设备集成设计优化方法研究 被引量：10

12

作者 高剑客 刘涵 +2 位作者 蒲进菁 何正来 王根宝 《海洋测绘》 CSCD 2019年第2期71-74,82,共5页

常规海底探测任务多使用声学探测设备,按照预设测线航行作业,载体航行扰动和自噪声往往直接影响数据质量和作业效率。通过水动力仿真模拟和实船测试等技术手段研究无人船集成声学探测设备的方法,提出设计优化方案来指导无人船的设计与制... 常规海底探测任务多使用声学探测设备,按照预设测线航行作业,载体航行扰动和自噪声往往直接影响数据质量和作业效率。通过水动力仿真模拟和实船测试等技术手段研究无人船集成声学探测设备的方法,提出设计优化方案来指导无人船的设计与制造,最终实现实船所测数据满足95%置信区间小于0.25,达到IHO44特优级标准,充分证明提出的关于无人船声学探测设备集成设计方法的研究是可行的,具有推广和深入研究的意义。 展开更多

关键词 无人船 海洋调查 航行扰动 自噪声 水动力仿真

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欠驱动便携式ROV定深运动特性分析与控制研究 被引量：1

13

作者 马孔伟 陈倩 黄博 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第17期61-65,共5页

针对研制的一种三推进器布局的欠驱动便携式ROV(Remotely Operated Vehicle)无法垂直定深这一问题,利用流体仿真软件Fluent中RNG k-ε湍流模型分析了其斜航定深过程中航速和俯仰角度对航行稳定性的影响。基于动网格技术和用户自定义函数... 针对研制的一种三推进器布局的欠驱动便携式ROV(Remotely Operated Vehicle)无法垂直定深这一问题,利用流体仿真软件Fluent中RNG k-ε湍流模型分析了其斜航定深过程中航速和俯仰角度对航行稳定性的影响。基于动网格技术和用户自定义函数(UDF)对不同定深航姿进行了模拟仿真并得到了相应的航行阻力、俯仰力矩及变化规律,出于稳定性的考虑,确定了便携式ROV斜航定深时的最佳航行姿态。并根据定深运动特性设计了双闭环模糊PID定深控制器,利用Matlab/simlink仿真软件结合流体分析结果进行仿真,仿真中模拟施加了不同工况下的干扰。结果表明,与传统PID控制器对比该控制器具有更好的控制性能。 展开更多

关键词 欠驱动便携式ROV 动网格 水动力仿真 双闭环模糊PID控制

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