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AUV自航对接的类物理数值模拟
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作者 吴利红 王诗文 +2 位作者 封锡盛 李一平 刘开周 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期683-690,共8页
为了预报dock对自主水下机器人(AUV)水动力性能的影响,提高AUV水下对接成功率,提出一种多块混合网格结合动态层方法和用户自定义函数(UDF)的方法,应用于基于离散螺旋桨的AUV自航对接的类物理数值模拟。所提方法采用移动子区域代替传统... 为了预报dock对自主水下机器人(AUV)水动力性能的影响,提高AUV水下对接成功率,提出一种多块混合网格结合动态层方法和用户自定义函数(UDF)的方法,应用于基于离散螺旋桨的AUV自航对接的类物理数值模拟。所提方法采用移动子区域代替传统的移动边界,可提高数值计算效率。在验证了AUV自航试验速度的基础上,对AUV自航对接的水动力和流场进行分析。结果表明,AUV在螺旋桨定转速300 r/min推进作用下,自航对接时间约16 s,终端速度为0.75 m/s。对接速度满足对接碰撞需求。dock对AUV运动影响:在对接井口B点之前起阻碍作用,在B点之后起吸附作用。AUV对接阻力增加2.4%,增幅小,可实现与dock对接。 展开更多
关键词 自主水下机器人(AUV) 水下对接 类物理数值模拟 动网格 自航
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水下机器人试航速度的类物理数值方法预报 被引量:3
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作者 吴利红 张爱锋 +2 位作者 李一平 封锡盛 王诗文 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期194-198,共5页
水下机器人试航速度是评价推进系统性能和续航能力的重要指标。针对水下机器人试航速度预报问题,本文提出类物理数值预报方法,建立水下机器人包含桨舵的全附体模型,采用多块动态混合网格方法进行网格构建和更新,编写用户自定义函数,求... 水下机器人试航速度是评价推进系统性能和续航能力的重要指标。针对水下机器人试航速度预报问题,本文提出类物理数值预报方法,建立水下机器人包含桨舵的全附体模型,采用多块动态混合网格方法进行网格构建和更新,编写用户自定义函数,求解六自由度方程和非定常雷诺平均NS方程进行水下机器人和螺旋桨力和速度的计算和传递,实现以螺旋桨旋转运动推进水下机器人自航的运动过程模拟。数值结果表明:水下机器人试航速度1.5 m/s对应的转速为570 r/min;自航模拟可见螺旋桨梢涡曳出,梢涡强度和螺旋桨推力随航速增加而降低。数值模拟再现了非定常运动过程中船桨舵相互作用机理,有利于水下机器人复杂操纵运动的精确预报。 展开更多
关键词 自航试验 水下机器人 动网格 类物理数值模拟 螺旋桨 试航速度 计算流体力学 操纵性
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自主水下机器人强制自航下潜的类物理模拟 被引量:1
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作者 吴利红 封锡盛 +1 位作者 叶作霖 李一平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期290-296,共7页
为提高自主水下机器人(AUV)下潜的安全性和稳定性,需对AUV自航下潜操纵运动进行精确预报.为此提出建立载体全物理模型,模拟螺旋桨运动,编写用户自定义函数(UDF),求解雷诺平均N-S方程,实时预报载体强制自航下潜运动受力和流动特性的类物... 为提高自主水下机器人(AUV)下潜的安全性和稳定性,需对AUV自航下潜操纵运动进行精确预报.为此提出建立载体全物理模型,模拟螺旋桨运动,编写用户自定义函数(UDF),求解雷诺平均N-S方程,实时预报载体强制自航下潜运动受力和流动特性的类物理数值模拟方法.该方法采用多块混合网格和动区域法,能提高动网格数值模拟的精度和计算效率.数值方法通过AUV自航试验的速度对比进行了验证.将该方法应用于AUV强制自航下潜模拟,结果表明:初始启动时,载体加速度较大,将导致AUV有较大纵向和垂向阻尼;在载体纵倾变化过程中,载体垂向力幅值较大且振荡,螺旋桨尾迹有扭转趋势,螺旋桨推力变化;在载体定向直航下潜中,螺旋桨推力和载体阻力较为稳定. 展开更多
关键词 自主水下机器人(AUV) 螺旋桨 动网格 潜伏运动 类物理数值模拟 自航
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多水下机器人自航纵向编队的操纵运动数值模拟 被引量:1
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作者 吴利红 黄晴 +3 位作者 王诗文 封锡盛 李一平 李硕 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-8,共8页
针对现有的多水下机器人编队的水动力性能分析仅限无桨模型、定常航行的现象,无法解决真实编队螺旋桨滑流对水下机器人运动影响问题,本文提出采用离散螺旋桨的类物理数值方法,对多水下机器人自航编队的非定常操纵运动进行模拟。相对于... 针对现有的多水下机器人编队的水动力性能分析仅限无桨模型、定常航行的现象,无法解决真实编队螺旋桨滑流对水下机器人运动影响问题,本文提出采用离散螺旋桨的类物理数值方法,对多水下机器人自航编队的非定常操纵运动进行模拟。相对于无桨拖曳编队的领航者对追随者的吸力作用,自航编队表现出不同的相互作用:领航者对追随者有斥力作用,导致追随者阻力增加、速度降低、能耗增加、编队间距增加;此外,领航者的滑流会引起追随者产生周期性,时变的横滚力矩。该方法可用于分析多体耦合流场干扰,提高多体协同作业的安全性和能源预报精度。 展开更多
关键词 自主水下机器人 编队 自航 螺旋桨 类物理数值模拟 多体 计算流体力学 操纵运动
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