基于S-ALE数值水池的水陆两栖飞机滑行水动响应

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作者 魏佳庆 彭相富 +3 位作者 吴彬 江婷 王明振 杨扬 《兵工学报》 北大核心 2025年第5期400-412,共13页

水陆两栖飞机在水面滑行过程中会不可避免地会遭受波浪等复杂海况的水动冲击,严重时可能引起机身结构变形破坏,对机体及机乘人员的安全造成威胁。以国产大型水陆两栖飞机为研究对象,采用结构化任意拉格朗日-欧拉(Structured-Arbitrary L... 水陆两栖飞机在水面滑行过程中会不可避免地会遭受波浪等复杂海况的水动冲击,严重时可能引起机身结构变形破坏,对机体及机乘人员的安全造成威胁。以国产大型水陆两栖飞机为研究对象,采用结构化任意拉格朗日-欧拉(Structured-Arbitrary Lagrangian-Eulerian, S-ALE)方法,研究水陆两栖飞机在波浪水面滑行过程中的水动响应问题。建立基于S-ALE和罚函数接触算法的流固耦合模拟方法,采用仿物理推板式造波模式与质量阻尼消波法模拟生成数值波浪水池,分别对平静水面和波浪水面滑行过程中的飞机水动特性和耐波性进行研究。研究结果表明:S-ALE方法可以有效地模拟水陆两栖飞机在水面滑行的动响应过程;波高1.2 m下飞机以19.4 m/s速度稳定滑行时姿态角为7°,对应的谐振波长为机身长度的2~3倍,谐振波长下飞机姿态变化幅度和升沉运动的剧烈程度会显著高于其他波长;飞机机身与波长比值为1、波高为1.8 m时垂向过载不断变大,1.2 m波高环境下逐渐收敛,波高的变化对纵摇和质心位置升沉规律影响不大。 展开更多

关键词 水陆两栖飞机 数值造波 结构化任意欧拉-拉格朗日方法 耐波性 流固耦合

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基于S-ALE流固耦合方法的飞机水上迫降动力学数值分析 被引量：16

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作者 王明振 曹东风 +3 位作者 吴彬 胡海晓 安泽君 袁志丹 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期21-29,共9页

对飞机水上迫降数值分析而言,结构与流体耦合作用方式是水上迫降研究的核心问题,在一定程度上决定了数值分析的成败。一种基于结构化任意拉格朗日-欧拉算法(S-ALE)的耦合方法用于刻画水上迫降过程中的飞机与水的相互作用。采用S-ALE流... 对飞机水上迫降数值分析而言,结构与流体耦合作用方式是水上迫降研究的核心问题,在一定程度上决定了数值分析的成败。一种基于结构化任意拉格朗日-欧拉算法(S-ALE)的耦合方法用于刻画水上迫降过程中的飞机与水的相互作用。采用S-ALE流固耦合方法开展了飞机水上迫降动力学分析,提取飞机的俯仰姿态和过载的变化规律,并与传统的ALE罚函数耦合方法以及相关实验结果进行对比。结果显示:相对于传统的ALE罚函数耦合方法,S-ALE流固耦合方法较好地避免了流体的渗漏,能够有效预测飞机的二次抬头现象。与实验对比,S-ALE流固耦合方法所预测到的俯仰姿态角和过载曲线与实验数据基本吻合。 展开更多

关键词 流固耦合 动力学 水上迫降 结构化拉格朗日-欧拉算法 渗漏

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基于Modbus-RTU的水面航行平台无线动力控制系统 被引量：11

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作者 张浩 魏飞 张家旭 《电子测量技术》 北大核心 2021年第2期6-9,共4页

某水面航行平台模型需要在开阔水域进行自航试验,试验人员需在岸上对模型上的4台推进器电机和4台回转电机进行精确控制从而控制模型的运动,由于模型体积较小且能承载的重量较小,针对该问题设计了一套结构简单、成本较低的水面航行平台... 某水面航行平台模型需要在开阔水域进行自航试验,试验人员需在岸上对模型上的4台推进器电机和4台回转电机进行精确控制从而控制模型的运动,由于模型体积较小且能承载的重量较小,针对该问题设计了一套结构简单、成本较低的水面航行平台无线动力控制系统,该系统基于Modbus-RTU协议、通过串口控制电机。实际测试结果为该系统能够实时控制伺服电机的转动速度和转动角度,最远控制距离在1 km左右,控制误差在3%以内,结果表明该系统能够满足试验需要。 展开更多

关键词 Modbus-RTU 伺服电机 LABVIEW 无线控制

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推力鳍对吊舱推进器水动力性能的影响 被引量：6

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作者 汪小翔 《船海工程》 北大核心 2015年第6期158-163,共6页

考虑利用螺旋桨旋转尾流能量以及提高航向稳定性,提出一种带推力鳍的吊舱推进器,采用CFD方法计算其不同进速下的推力系数、转矩系数以及侧向力,并与常规吊舱推进器水动力性能进行了比较。结果表明,加推力鳍后推进效率最大提高达1.6%,航... 考虑利用螺旋桨旋转尾流能量以及提高航向稳定性,提出一种带推力鳍的吊舱推进器,采用CFD方法计算其不同进速下的推力系数、转矩系数以及侧向力,并与常规吊舱推进器水动力性能进行了比较。结果表明,加推力鳍后推进效率最大提高达1.6%,航向稳定性也明显改善,鳍的存在有效分割了螺旋桨旋转尾流,引起诱导速度及舱体压力的变化。 展开更多

关键词 吊舱推进器 敞水性能 推力鳍 尾流

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水陆两栖飞机平静水面着水冲击载荷影响因素分析 被引量：11

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作者 王明振 吴彬 +2 位作者 李新颖 许靖锋 胡奇 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第12期298-302,共5页

在进行水陆两栖飞机结构设计和强度校核时,着水冲击载荷是主要载荷工况,是影响飞机结构强度的主要因素。水陆两栖飞机着水冲击过程是一个复杂的气、液、固三相耦合过程,影响因素主要包括:飞机几何参数、飞机运动参数、重量与重心位置、... 在进行水陆两栖飞机结构设计和强度校核时,着水冲击载荷是主要载荷工况,是影响飞机结构强度的主要因素。水陆两栖飞机着水冲击过程是一个复杂的气、液、固三相耦合过程,影响因素主要包括:飞机几何参数、飞机运动参数、重量与重心位置、水面情况、飞机与水面遭遇位置等。为研究水陆两栖飞机平静水面着水冲击过程中各参数对着水冲击载荷的影响,以某型水陆两栖飞机为例,通过全机无动力模型平静水面着水冲击试验,分析了水陆两栖飞机着水冲击过程中运动响应和冲击载荷的时间历程,研究了水平速度、着水姿态、重心位置对水陆两栖飞机平静水面着水过载的影响。 展开更多

关键词 水陆两栖飞机 平静水面 冲击载荷 试验

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基于重叠网格的水陆两栖飞机静水滑行模拟 被引量：7

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作者 郑小龙 吴彬 +1 位作者 王明振 唐彬彬 《船海工程》 北大核心 2019年第1期49-52,57,共5页

为探讨STAR-CCM+仿真软件处理水面飞行器在静水面滑行问题的可行性,采用重叠网格和欧拉VOF方法追踪气液二相交界面的动力学特性,获得相应的水动力性能,并将仿真计算结果与模型静水面滑行试验结果进行对比。结果表明,仿真结果与试验值吻... 为探讨STAR-CCM+仿真软件处理水面飞行器在静水面滑行问题的可行性,采用重叠网格和欧拉VOF方法追踪气液二相交界面的动力学特性,获得相应的水动力性能,并将仿真计算结果与模型静水面滑行试验结果进行对比。结果表明,仿真结果与试验值吻合度较高,计算所捕捉到流场信息与实际试验现象呈现出了良好的一致性。从定性和定量的角度验证计算结果的可靠性,说明使用STAR-CCM+软件基于重叠网格方法进行水面飞行器静水面滑行仿真是可行的。 展开更多

关键词 水面飞行器 STAR-CCM+ 重叠网格 水面滑行:水动力性能

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水陆两栖飞机船体线型优化设计与试验验证 被引量：7

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作者 郑小龙 唐彬彬 +1 位作者 王明振 蒋荣 《船海工程》 北大核心 2020年第3期82-86,共5页

针对基于CFD方法的水陆两栖飞机船体线型优化可行性的问题,根据MVP水陆两栖飞机的线型资料设计得到一个带鳍式浮筒的水陆两栖飞机初始线型,并使用STAR-CCM+软件对飞机的单船身模型进行静水面滑行仿真,计算得到模型在各个速度下的水阻力... 针对基于CFD方法的水陆两栖飞机船体线型优化可行性的问题,根据MVP水陆两栖飞机的线型资料设计得到一个带鳍式浮筒的水陆两栖飞机初始线型,并使用STAR-CCM+软件对飞机的单船身模型进行静水面滑行仿真,计算得到模型在各个速度下的水阻力、纵倾角及升沉,对该型飞机的水阻力性能和稳定性进行分析改进及优化计算,并将优化计算结果与模型试验进行比对。分析结果显示,最终优化后的模型水阻力系数较原型减小0.4,滑行稳定性得到较大提升,数值计算结果与试验值高度吻合,且计算云图中呈现的流动现象与实际试验也具有良好的一致性。仿真计算结果与试验值的对比表明,采用所提出的方法进行水陆两栖飞机船体线型优化设计可行。 展开更多

关键词 船体线型 水陆两栖飞机 优化设计 STAR-CCM+ 阻力性能 稳定性

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网格因素对水陆两栖飞机着水性能计算结果的影响 被引量：4

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作者 胡奇 王明振 +2 位作者 吴彬 张家旭 黄淼 《船海工程》 北大核心 2021年第4期10-13,共4页

为了准确预报水陆两栖飞机着水性能,采用有限体积法和重叠网格技术,根据网格划分特点,分析第一层网格节点高度、船体表面网格尺寸及重叠网格大小等网格因素对水陆两栖飞机着水性能计算结果的影响,将不同网格划分方法得到的垂向加速度、... 为了准确预报水陆两栖飞机着水性能,采用有限体积法和重叠网格技术,根据网格划分特点,分析第一层网格节点高度、船体表面网格尺寸及重叠网格大小等网格因素对水陆两栖飞机着水性能计算结果的影响,将不同网格划分方法得到的垂向加速度、姿态角与模型试验结果进行对比,得出精度较好的着水仿真计算的网格参数。 展开更多

关键词 水陆两栖飞机 着水性能 重叠网格 网格因素

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基于EFD的巡逻艇运动横稳性影响因素研究

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作者 王飞 郑小龙 +2 位作者 焦俊 罗朋 李成华 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第16期17-20,共4页

针对高速执法巡逻艇因火炮射击后坐力而导致的横向失稳问题,本文采用基于试验流体力学(EFD)的方法,对高速巡逻艇模型在航行中受外力冲击的运动横稳性进行敲击试验模拟。首先对巡逻艇模型开展静水面拖曳试验,选定敲击试验状态;然后开展... 针对高速执法巡逻艇因火炮射击后坐力而导致的横向失稳问题,本文采用基于试验流体力学(EFD)的方法,对高速巡逻艇模型在航行中受外力冲击的运动横稳性进行敲击试验模拟。首先对巡逻艇模型开展静水面拖曳试验,选定敲击试验状态;然后开展不同重心高度、不同外力冲量、不同航速的敲击试验,研究以上因素对巡逻艇运动横稳性的影响规律。结果显示,模型重心高度越高、外力冲量越大、航速越低,将会导致巡逻艇模型的运动横稳性越差。研究表明,基于EFD的高速艇航行横稳性研究方法是可行的,对高速艇的型线优化设计及火炮系统选型具有重要意义。 展开更多

关键词 巡逻艇 EFD 冲击 横稳性 火炮系统

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基于机器学习的机翼气动载荷重构及传感器优化布置 被引量：1

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作者 余柏杨 王明振 +3 位作者 王婷婷 虞建 刘学军 吕宏强 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期798-807,共10页

风洞实验通过在机翼表面布置传感器来测量相应位置的气动载荷,由于传感器布置数量有限,难以直接得到整个机翼全息气动载荷分布。本文采用机器学习方法通过有限传感器数据重构机翼表面全息气动载荷,并提出了利用仿真数据对传感器进行优... 风洞实验通过在机翼表面布置传感器来测量相应位置的气动载荷,由于传感器布置数量有限,难以直接得到整个机翼全息气动载荷分布。本文采用机器学习方法通过有限传感器数据重构机翼表面全息气动载荷,并提出了利用仿真数据对传感器进行优化布置的方法。从计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算所得的机翼全息气动数据中选取有限位置数据模拟传感器实验数据,对比深度学习模型、高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)、支持向量回归(Support vector regression,SVR)与BP神经网络(Neural network,NN)对气动载荷的重构精度。通过评估由传感器数据重构的全息载荷精度对传感器布置方式进行优化设计。以M6机翼为例在给定的两个工况条件下验证本文所提出的方法。实验结果表明,GPR模型获得了最高气动载荷重构精度;给出了M6机翼在不同传感器总数下最优的截面数和单个截面布点数,最低传感器布置数下的最优布置方式,以及流场变化相对剧烈的前缘区域与展向截面的传感器布置方式。 展开更多

关键词 计算流体力学 机翼气动载荷重构 压强系数 风洞实验 机器学习

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双断级滑行艇阻力性能优化方法

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作者 郑小龙 焦俊 +1 位作者 王明振 刘涛 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第7期68-72,共5页

阻力性能是双断级滑行艇水动力性能最为重要的内容之一,本文提出一种基于CFD模拟的优化方法,结合艇底斜升角、断级高度、断级总长等因素对某双断级滑行艇进行了静水阻力优化及试验验证。结果表明:CFD计算值与模型试验结果吻合度较高,各... 阻力性能是双断级滑行艇水动力性能最为重要的内容之一,本文提出一种基于CFD模拟的优化方法,结合艇底斜升角、断级高度、断级总长等因素对某双断级滑行艇进行了静水阻力优化及试验验证。结果表明:CFD计算值与模型试验结果吻合度较高,各因素对艇体阻力均有较为明显的影响,断级高度和断级总长的增大一定程度地增强了双断级滑行艇的滑行效率。优化研究实现了双断级滑行艇阻力系数R/▽低于0.25的技术指标,验证了基于CFD的优化方法的可靠性。 展开更多

关键词 双断级滑行艇 斜升角 断级高度 断级总长 阻力优化

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