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应用贝叶斯岭回归模型辨识水下航行器水动力系数研究
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作者 向国 欧勇鹏 +1 位作者 陈君杰 王威 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第1期104-112,共9页
针对水下航行器水动力系数求取问题,研究了应用贝叶斯岭回归模型进行水动力系数辨识的方法。首先,建立水下航行器六自由度运动模型并令其以指定方式运动,经白噪声调和、数据采样得到航行器空间运动仿真试验数据;然后,利用贝叶斯岭回归... 针对水下航行器水动力系数求取问题,研究了应用贝叶斯岭回归模型进行水动力系数辨识的方法。首先,建立水下航行器六自由度运动模型并令其以指定方式运动,经白噪声调和、数据采样得到航行器空间运动仿真试验数据;然后,利用贝叶斯岭回归模型辨识获得一组新的水动力系数,并据此预报了航行器水平面Z形、回转运动;最后,通过与原模型的水动力系数、运动轨迹的对比分析发现:除敏感度不高的少数耦合项外,应用贝叶斯岭回归模型辨识水动力系数均具有良好的精度;相较于原模型,辨识所得一阶水动力系数偏差小于5%、二阶系数偏差小于20%,Z形、回转运动参数预报偏差小于6%。 展开更多
关键词 水动力系数 参数辨识 贝叶斯岭回归模型 操纵运动模型
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X舵大型UUV垂直面水动力系数仿真
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作者 倪小萌 刘闯 +1 位作者 李龙飞 王旭阳 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期56-61,共6页
在无人水下机器人(UUV)朝着大型化的发展中,更多的大型UUV搭载X型舵。为了获取X舵大型UUV的水动力系数和可视化的流场矢量图,本文采用计算流体力学(CFD)的方式,首先在STAR-CCM+中以SUBOFF艇型为标准建模X舵大型UUV,再进行斜航、回转以及... 在无人水下机器人(UUV)朝着大型化的发展中,更多的大型UUV搭载X型舵。为了获取X舵大型UUV的水动力系数和可视化的流场矢量图,本文采用计算流体力学(CFD)的方式,首先在STAR-CCM+中以SUBOFF艇型为标准建模X舵大型UUV,再进行斜航、回转以及PMM仿真,拟合数据求得相应的水动力系数。最后将得到的无因次水动力系数和动稳定性系数和十字舵型SUBOFF作对比,结果显示X舵的大型UUV速度系数与SUBOFF较为一致,角速度系数相差在30%以内,加速度系数差别较大,整体系数绝对值高于十字型舵,在垂直面具有更好的动稳定性。该研究对搭载X舵的大型水下航行器的水动力性能研究和运动控制有重要参考意义。 展开更多
关键词 大型UUV X舵 CFD 水动力系数
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X舵与十字舵水下航行体水动力系数的对比 被引量:1
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作者 胡芳芳 章君强 +1 位作者 李旺 鄢蕾 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第4期35-39,共5页
为了满足工程上水下航行体X舵水动力构型快速设计需求,需掌握X舵的操纵水动力特性,并建立适用于X舵水下航行体的水动力系数预报方法。本文采用数值模拟的方法,对比研究十字舵和X舵水下航行体的水动力系数和压力分布特性。结果表明,设计... 为了满足工程上水下航行体X舵水动力构型快速设计需求,需掌握X舵的操纵水动力特性,并建立适用于X舵水下航行体的水动力系数预报方法。本文采用数值模拟的方法,对比研究十字舵和X舵水下航行体的水动力系数和压力分布特性。结果表明,设计参数相同的情况下,有围壳、无围壳2种模型下X舵的动稳定性系数均低于十字舵,围壳对上方向舵和X舵的压力分布影响均在舵板前缘区域,约为舵板弦长的20%,且围壳对十字舵水动力系数和压力分布的影响均大于X舵。在此基础上,通过不同展长方案下十字舵和X舵水下航行体的线性水动力系数数值研究,得到X舵与十字舵水下航行体水动力系数之间的比例系数,从而提出基于十字舵水动力系数和X舵与十字舵水动力系数的比例特性实现X舵水动力系数快速预报的工程方法。 展开更多
关键词 下航行体 操纵性 水动力系数 十字舵 X舵
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潜器线性水动力系数计算方法研究 被引量:12
4
作者 黄昆仑 庞永杰 +1 位作者 苏玉民 朱军 《船舶力学》 EI 北大核心 2008年第5期697-703,共7页
采用流体动力计算软件FLUENT,应用标准k-ε湍流模型、标准壁面函数法及动网格技术,计算了椭球体和潜器在纯升沉运动和纯俯仰运动中的水动力。通过傅立叶变换和线性假定条件,得到潜器惯性水动力系数和粘性水动力系数。椭球体附加质量的... 采用流体动力计算软件FLUENT,应用标准k-ε湍流模型、标准壁面函数法及动网格技术,计算了椭球体和潜器在纯升沉运动和纯俯仰运动中的水动力。通过傅立叶变换和线性假定条件,得到潜器惯性水动力系数和粘性水动力系数。椭球体附加质量的计算值与理论值吻合。计算结果表明,纯升沉运动和纯俯仰运动的水动力与运动无因次频率呈现较好的线性关系,间接验证了所提出的计算方法适用于复杂外形潜器的水动力系数计算。 展开更多
关键词 潜器 水动力系数 FLUENT 傅立叶变换 动网格技术
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Spar平台垂荡板水动力系数计算与分析 被引量:15
5
作者 滕斌 郑苗子 +2 位作者 姜胜超 勾莹 吕林 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2010年第3期1-8,共8页
Spar平台带有厚度很薄的垂荡板,使用边界元方法计算时存在着准奇异积分的数值计算问题。采用自适应高斯积分法对其准奇异积分问题进行处理,较少单元即可达到很高精度。在势流理论下对Spar平台垂荡板的水动力系数进行了计算,并与实验结... Spar平台带有厚度很薄的垂荡板,使用边界元方法计算时存在着准奇异积分的数值计算问题。采用自适应高斯积分法对其准奇异积分问题进行处理,较少单元即可达到很高精度。在势流理论下对Spar平台垂荡板的水动力系数进行了计算,并与实验结果进行了对比,发现真实流体中垂荡板的附加质量约为势流理论下附加质量计算结果的1.1倍,而辐射阻尼在总阻尼中所占的百分比很小,此时粘性阻尼成为垂荡板的主要阻尼来源,在工程设计中不可忽略。 展开更多
关键词 垂荡板 边界元方法 水动力系数 准奇异积分 SPAR平台
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浮体间距对多浮体系统水动力系数的影响 被引量:21
6
作者 吴广怀 沈庆 +1 位作者 陈徐均 吴培德 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2003年第4期29-34,共6页
根据三维线性势流理论,采用格林函数法,对多浮体系统的水动力系数进行了数值分析。数值算例中给出了在固定波频下水动力系数与浮体间相对位置关系曲线。水动力系数的变化幅度随着浮体间距离增大而变小。随着浮体间距的变化,水动力系数... 根据三维线性势流理论,采用格林函数法,对多浮体系统的水动力系数进行了数值分析。数值算例中给出了在固定波频下水动力系数与浮体间相对位置关系曲线。水动力系数的变化幅度随着浮体间距离增大而变小。随着浮体间距的变化,水动力系数极值的出现具有明显的规律,相邻的极大值(或极小值)的间距为半个波长或一个波长。 展开更多
关键词 多浮体系统 势流理论 水动力系数 格林函数法 浮体间距 海洋工程
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评估水动力系数对潜艇操纵性影响的一种方法 被引量:16
7
作者 王燕飞 朱军 张振山 《船舶力学》 EI 北大核心 2005年第5期61-68,共8页
基于潜艇的空间运动方程,引入了敏感性指数的概念,选取水平面z型操舵机动、垂直面梯形操舵机动和水平面定常回转运动三种典型运动形式作为研究对象,就水动力系数对操纵性影响进行了评估,并通过对某型潜艇的仿真计算,验证了该评估方法的... 基于潜艇的空间运动方程,引入了敏感性指数的概念,选取水平面z型操舵机动、垂直面梯形操舵机动和水平面定常回转运动三种典型运动形式作为研究对象,就水动力系数对操纵性影响进行了评估,并通过对某型潜艇的仿真计算,验证了该评估方法的可行性。 展开更多
关键词 潜艇 操纵 水动力系数 敏感性指数
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气浮筒型基础结构垂荡水动力系数研究 被引量:7
8
作者 丁红岩 石建超 +1 位作者 张浦阳 刘宪庆 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期113-118,共6页
筒型基础作为一种新型的基础形式已经广泛的应用于海洋资源的开发。在筒型基础作为边际油田开发的基础形式的背景下,基于"大尺度筒型基础的浮运拖航"关键技术,本文对筒型基础在海洋环境荷载作用下的运动响应进行了相应的研究... 筒型基础作为一种新型的基础形式已经广泛的应用于海洋资源的开发。在筒型基础作为边际油田开发的基础形式的背景下,基于"大尺度筒型基础的浮运拖航"关键技术,本文对筒型基础在海洋环境荷载作用下的运动响应进行了相应的研究和分析。通过引入考虑气垫影响的无因次参数α处理筒内气水界面的非线性边界条件,基于三维势流理论、采用半解析法的特征函数展开并匹配渐进法,得到气浮筒型基础结构的垂荡下辐射运动的基本规律。还以CBF-3-150海上风电复合筒型基础为例,应用上述理论,运用MATLAB编程平台编制计算程序,求解得出该结构的垂荡水动力系数。 展开更多
关键词 筒型基础 气浮结构 垂荡 水动力系数 非线性
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波浪要素对水平圆柱杆件水动力系数影响研究 被引量:10
9
作者 姚晓杰 桂福坤 +1 位作者 孟昂 陈天华 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2016年第1期80-87,共8页
通过试验研究了波浪要素对水平固定圆柱杆件水动力系数的影响。试验利用垂直杠杆原理,提取了杆件在波浪下的水平受力历时曲线,基于改造的莫里森方程,计算了不同波浪要素下的水动力系数C_D和C_M取值。定义分析了新的波高参数KH,周期参数K... 通过试验研究了波浪要素对水平固定圆柱杆件水动力系数的影响。试验利用垂直杠杆原理,提取了杆件在波浪下的水平受力历时曲线,基于改造的莫里森方程,计算了不同波浪要素下的水动力系数C_D和C_M取值。定义分析了新的波高参数KH,周期参数KT和雷诺数Re对水动力系数的影响。研究表明,整体拟合法与四点拟合法获得的水动力系数在数值上差异不大。KH、KT及Re均对水动力系数的取值有较显著影响:1)随着波高KH的增大,C_D、C_M整体呈幂指数衰减,且C_M的衰减更为迅速;2)随着波周期KT的增大,C_D、C_M整体亦呈衰减趋势;3)相同波高条件下,C_M随Re数增大而增大,而C_D值相对稳定。最后给出了波浪条件下水动力系数C_D和C_M的经验计算公式。 展开更多
关键词 水动力系数 波浪要素 平杆件结构物 雷诺数 莫里森方程 线性波理论
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方柱水动力系数确定方法的探讨 被引量:7
10
作者 李玉成 王凤龙 何明 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 1994年第2期62-79,共18页
方柱的绕流和圆柱的绕流有着明显的不同.在确定其水动力系数时如何选用波浪理论,以何种方法分析水动力系数较为适当是首先要解决的问题.本文基于实验资料对这二个问题进行了分析论证.结果认为选用线性被理论较为简单和适用,在正向力系... 方柱的绕流和圆柱的绕流有着明显的不同.在确定其水动力系数时如何选用波浪理论,以何种方法分析水动力系数较为适当是首先要解决的问题.本文基于实验资料对这二个问题进行了分析论证.结果认为选用线性被理论较为简单和适用,在正向力系数的时域分析中以最小二乘法为最佳,在频域分析中修正互谱法所得的正向力系数与重新定义的Kc数具有良好的相关关系. 展开更多
关键词 方柱 波力 Morisom方程 水动力系数 波浪 线性波 频域分析
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海洋结构物小尺度桩柱的水动力系数研究与进展 被引量:7
11
作者 刘贵杰 王清扬 +1 位作者 田晓洁 谢迎春 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期136-144,共9页
本文主要归纳了基于Morison方程求解小尺度桩柱的水动力系数方面的研究成果。分别从单桩柱和群桩两个方面对水动力系数的研究成果,包括纯波、波流混合、横向力、直立桩柱、倾斜桩柱、复杂结构桩柱、粗糙度等进行了阐述,给出了在波流条... 本文主要归纳了基于Morison方程求解小尺度桩柱的水动力系数方面的研究成果。分别从单桩柱和群桩两个方面对水动力系数的研究成果,包括纯波、波流混合、横向力、直立桩柱、倾斜桩柱、复杂结构桩柱、粗糙度等进行了阐述,给出了在波流条件下水动力系数的变化规律;归纳了当前水动力系数的求解方法;介绍了在水动力系数的物模实验、数值仿真以及实验数据处理方法上的研究进展,并提出了相关研究的建议。 展开更多
关键词 水动力系数 莫里森方程 小直径桩柱 群桩
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水下航行器水动力系数计算方法 被引量:17
12
作者 高婷 庞永杰 +1 位作者 王亚兴 陈庆龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期174-180,共7页
为了高效地求取水下航行器的水动力系数,本文提出了一种空间拘束运动模拟方法。该方法仅需一次算例就可求得方程中的全部水动力系数,在保证计算精度的同时极大地缩短了计算周期。为了验证该方法的准确性,利用航行器完成了平面机构运动... 为了高效地求取水下航行器的水动力系数,本文提出了一种空间拘束运动模拟方法。该方法仅需一次算例就可求得方程中的全部水动力系数,在保证计算精度的同时极大地缩短了计算周期。为了验证该方法的准确性,利用航行器完成了平面机构运动试验并模拟分析该试验的数值。2种计算流体动力学方法得到的水动力系数值接近。说明在设计初期,用空间拘束运动模拟方法代替现有的常规平面拘束运动数值模拟,快速求得设计艇型的水动力系数是可行的。此外,该方法的计算结果与水池试验数据的误差较小,进一步表明该方法的可行性。 展开更多
关键词 水动力系数 下航行器 空间拘束运动 操纵性 计算流体力学 平面运动机构 动力试验 高效
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潜艇水动力系数数值计算 被引量:15
13
作者 詹成胜 刘祖源 程细得 《船海工程》 北大核心 2008年第3期1-4,共4页
舰船的水动力系数是衡量舰船操纵性能的重要指标。应用FLUENT软件对潜艇的拖曳及旋臂试验进行数值模拟,得到了潜艇的一系列速度、舵角及角速度水动力导数,与文献结果对比说明所使用的方法是可行的。
关键词 潜艇 水动力系数 FLUENT
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基于免疫遗传算法的潜艇水动力系数优化研究 被引量:4
14
作者 胡坤 王树宗 徐亦凡 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1532-1536,共5页
针对潜艇空间运动方程中的水动力系数优化问题,采用一种基于适应性权重免疫遗传算法解决多目标非线性优化问题。选择若干对潜艇操纵控制具有高敏感度的水动力系数作为优化变量,运用适应性权重方法确定权重和目标函数,将多目标优化问题... 针对潜艇空间运动方程中的水动力系数优化问题,采用一种基于适应性权重免疫遗传算法解决多目标非线性优化问题。选择若干对潜艇操纵控制具有高敏感度的水动力系数作为优化变量,运用适应性权重方法确定权重和目标函数,将多目标优化问题转化为单目标优化问题进行处理。针对某型潜艇,选取水平面Z型操舵机动、垂直面梯形操舵机动和水平面定常回转运动3种典型运动形式作为研究对象,就水动力系数优化前后的效果进行了仿真分析,证明了本文采用的优化方法的有效性。 展开更多
关键词 流体力学 潜艇 水动力系数 适应性权重 免疫遗传算法 优化
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船舶航行时水动力系数求解二维半理论的稳定算法 被引量:7
15
作者 段文洋 马山 《船舶力学》 EI 2004年第4期27-34,共8页
给出一种基于高速细长体理论的预报排水型船在波浪上运动水动力求解的数值方法。在该理论的定解条件中,自由面条件是三维的,而控制方程和物面条件则是二维的,所以称为二维半理论。采用二维时域自由面Green函数将定解问题转化为船体切片... 给出一种基于高速细长体理论的预报排水型船在波浪上运动水动力求解的数值方法。在该理论的定解条件中,自由面条件是三维的,而控制方程和物面条件则是二维的,所以称为二维半理论。采用二维时域自由面Green函数将定解问题转化为船体切片上的积分方程,进而求解有航速下的船舶水动力问题。重点讨论了水动力计算的稳定算法。对ITTC建议的标准WIGLEY船型作了理论预报,并与DELFT大学的实验结果和用STF切片法的理论预报结果作了比较。比较结果表明,本文提出的二维半理论的预报结果与试验结果相当接近,而计算效率和切片法相当,且大大改善了理论预报的精度。 展开更多
关键词 船舶航行 水动力系数 求解 二维半理论 稳定算法 时域Green函数
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水下航行体惯性类水动力系数的计算方法 被引量:3
16
作者 肖昌润 刘瑞杰 +2 位作者 刘洋 刘一函 徐亚运 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2014年第5期44-47,共4页
为了系统地计算水下航行体全套惯性类水动力系数,提高计算效率和计算精度,通过基于无粘模型的计算方法对水下航行体的运动进行了预报;通过UDF及动网格技术,对匀速运动和匀加速运动的SUBOFF模型进行了分析。设计了单方向速度线性变化的... 为了系统地计算水下航行体全套惯性类水动力系数,提高计算效率和计算精度,通过基于无粘模型的计算方法对水下航行体的运动进行了预报;通过UDF及动网格技术,对匀速运动和匀加速运动的SUBOFF模型进行了分析。设计了单方向速度线性变化的匀加速直线运动和匀加速回转运动,并通过换算和数值拟合处理得到了潜艇所受的惯性力和惯性类水动力系数。该系数与试验误差保证在6%之内,验证了所提方法的可行性及准确性。 展开更多
关键词 计算流体力学 惯性类水动力系数 无粘模型 非定常运动 UDF 动网格
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人工海底装置的水动力系数研究(英文) 被引量:2
17
作者 甄兴伟 黄一 +1 位作者 王文华 张崎 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期1381-1391,共11页
人工海底装置(ABS)是一种新型深海石油钻井装置。ABS在水面下300 m位置处提供了一个稳定的工作平台,以充分降低海面波浪载荷的直接影响。而对于主要承受海流载荷作用的ABS,准确获取其水动力系数对于预报ABS的运动响应是十分重要的。文... 人工海底装置(ABS)是一种新型深海石油钻井装置。ABS在水面下300 m位置处提供了一个稳定的工作平台,以充分降低海面波浪载荷的直接影响。而对于主要承受海流载荷作用的ABS,准确获取其水动力系数对于预报ABS的运动响应是十分重要的。文章通过计算流体力动力学(CFD)的方法计算得到ABS的水动力系数,同时对比数值模拟结果与理论分析和实验结果,验证了文中计算方法的准确性和有效性。此外,通过基于时域分析的方法进行参数敏感性分析,探究了各个水动力系数对ABS运动响应的影响。 展开更多
关键词 人工海底装置 水动力系数 CFD 参数敏感性
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基于SR-UKF的潜艇水动力系数辨识方法 被引量:3
18
作者 吕帮俊 黄斌 彭利坤 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第3期44-49,共6页
[目的]针对潜艇运动模型中水动力系数难以准确获取的问题,采用平方根无迹卡尔曼滤波(SR-UKF)算法进行系统辨识。[方法]首先,以潜艇垂直面运动非线性数学模型为基础,结合SR-UKF算法,建立潜艇垂直面水动力系数辨识模型;然后,利用自动操舵... [目的]针对潜艇运动模型中水动力系数难以准确获取的问题,采用平方根无迹卡尔曼滤波(SR-UKF)算法进行系统辨识。[方法]首先,以潜艇垂直面运动非线性数学模型为基础,结合SR-UKF算法,建立潜艇垂直面水动力系数辨识模型;然后,利用自动操舵控制潜艇在垂直面进行类正弦机动,将运动仿真生成的数据作为SR-UKF参数辨识的输入,并加入测量误差的影响;最后,通过数值仿真计算对潜艇垂直面机动的6个黏性无因次水动力系数进行辨识。[结果]仿真结果表明,全部待识别水动力系数在3000 s内均收敛至固定值,通过合适的初值选取,辨识结果与水动力试验所测定标准值的最大误差仅1.5%。[结论]SR-UKF能有效应用于潜艇水动力系数辨识,并可进一步拓展用于实艇的水动力系数辨识。 展开更多
关键词 潜艇 水动力系数 平方根无迹卡尔曼滤波 系统辨识 参数估计
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水平面大振幅平面运动机构用于水下运载体水动力系数的研究 被引量:4
19
作者 楼连根 黄国梁 邬昌汉 《海洋工程》 CSCD 北大核心 1993年第2期8-14,共7页
水平面大振幅平面运动机构是研究船舶操纵性的重要设备,它用于测定水面船舶的水动力系数。上海交通大学将它用于测定水下运载体水平面与垂直面的线性、非线性和耦合水动力系数。本文介绍其原理、方法与试验结果。
关键词 平面运动机构 水动力系数 船舶操纵性 运载体 深潜器 船模试验 试验研究 操纵运动 运动方程 横荡
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不规则波作用于群桩的水动力系数 被引量:17
20
作者 俞聿修 史向宏 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 1996年第2期138-147,共10页
不规则波作用于群桩的水动力系数俞聿修,史向宏(大连理工大学土木系)关键词水动力系数,群桩,波浪力,不规则波前言海洋平台等海工建筑物多由群桩支承,平台上的小直径立管和钻杆等也常成群布置,它们主要受海浪(不规则波)的作用... 不规则波作用于群桩的水动力系数俞聿修,史向宏(大连理工大学土木系)关键词水动力系数,群桩,波浪力,不规则波前言海洋平台等海工建筑物多由群桩支承,平台上的小直径立管和钻杆等也常成群布置,它们主要受海浪(不规则波)的作用。目前有两类计算群桩上波浪力的方法... 展开更多
关键词 水动力系数 桩基 群桩 波浪力 不规则波
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