仿海蟹机器人游泳足水动力学分析与实验研究 被引量：5

1

作者 王海龙 王刚 +2 位作者 陈曦 王立权 靳励行 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期75-83,共9页

以生物梭子蟹为仿生原型，提出一种足桨耦合驱动仿海蟹机器人。该机器人采用三对步行足和一对游泳足的结构形式，基于爬行推进与拍动翼复合推进的方式，兼具形态仿生和功能仿生的特点，可实现水下行走与水中浮游的双重功能。通过对游泳... 以生物梭子蟹为仿生原型，提出一种足桨耦合驱动仿海蟹机器人。该机器人采用三对步行足和一对游泳足的结构形式，基于爬行推进与拍动翼复合推进的方式，兼具形态仿生和功能仿生的特点，可实现水下行走与水中浮游的双重功能。通过对游泳足推进方式进行数值模拟和实验研究，结果表明：升力模式推进在水翼上挥和下拍过程中均产生正推力，推进效率相对较高；随着拍动幅度的增加，平均推力和推进效率都明显降低；推进效率与拍动频率呈抛物线关系；当斯特劳哈尔数Sr在0．4～0．6范围内时，升力模式的推进效率最大，当Sr在0．8～1.0范围内时，阻力模式的推进效率最高，两者所对应的尾涡脱泻均呈反卡门涡街形式；游泳足水翼的厚度对水动力性能也有影响，相对薄的水翼不仅能增加平均推力，还能降低系统的总能耗，因此更适合推进。 展开更多

关键词 仿海蟹机器人 游泳足 水动力性能 游动模式

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水下结构物保护罩受坠物撞击的有限元分析 被引量：4

2

作者 周美珍 王刚 +2 位作者 邢广阔 廖洪千 王长涛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1165-1169,共5页

在跨接管安装过程中,跨接管跌落会对水下结构保护罩造成破坏,对其内部装置正常工作造成影响,因此需要对保护罩受坠物撞击的过程进行研究。基于ANSYS/Explicit,建立了跨接管撞击水下结构保护罩的有限元模型,并在不同工况下对碰撞进行了分... 在跨接管安装过程中,跨接管跌落会对水下结构保护罩造成破坏,对其内部装置正常工作造成影响,因此需要对保护罩受坠物撞击的过程进行研究。基于ANSYS/Explicit,建立了跨接管撞击水下结构保护罩的有限元模型,并在不同工况下对碰撞进行了分析,将仿真结果与工程计算法得到的结果进行了比较。研究表明:相同撞击条件下,撞击位置越靠端部位置,产生的应力越大;撞击位置越靠中部位置,产生的位移变形越大;保护罩越厚,应力和变形则越小;工程计算法相对有限元法趋于保守。 展开更多

关键词 水下结构 坠物 撞击 保护罩 显示动力学 有限元

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基于离散分数布朗随机场的水下图像目标检测 被引量：6

3

作者 张铁栋 万磊 +1 位作者 秦再白 马悦 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期41-46,96,共7页

采用传统图像检测方法存在目标区域定位不准确、目标细节信息丢失、目标形状变形等问题,本文提出一种基于离散分数布朗随机场模型的水下图像目标检测方法。该方法根据分形理论和水下图像的特点,以图像中每个像素点为中心取窗口,计算在... 采用传统图像检测方法存在目标区域定位不准确、目标细节信息丢失、目标形状变形等问题,本文提出一种基于离散分数布朗随机场模型的水下图像目标检测方法。该方法根据分形理论和水下图像的特点,以图像中每个像素点为中心取窗口,计算在该窗口内的分形维数均值,将该均值作为中心像素的分形特征,然后根据分形维数分布图确定分割阈值,从而实现对水下图像分割,并且通过将目标表面不同尺度下的灰度差分平均值进行归一化处理,减少了用于表示不同尺度下的平均绝对值灰度差分的数据,从而提高算法检测效率。实验结果表明,该方法对水下成像条件具有一定鲁棒性,是一种有效的水下图像目标检测方法。 展开更多

关键词 水下图像 目标检测 图像分割 离散分数布朗随机场

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高速滑行艇在规则波中的纵向运动数值研究 被引量：15

4

作者 王硕 苏玉民 +1 位作者 庞永杰 刘焕兴 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期45-52,共8页

为准确评估滑行艇在波浪中的运动特性、寻找运动规律,应用基于VOF RANS求解器的CFD方法对高速滑行艇在规则波浪中的迎浪运动进行数值计算。在纵摇和升沉两自由度模型下对滑行艇进行数值模拟,得到了滑行艇在迎浪运动中的无跳跃、规则跳... 为准确评估滑行艇在波浪中的运动特性、寻找运动规律,应用基于VOF RANS求解器的CFD方法对高速滑行艇在规则波浪中的迎浪运动进行数值计算。在纵摇和升沉两自由度模型下对滑行艇进行数值模拟,得到了滑行艇在迎浪运动中的无跳跃、规则跳跃和不规则跳跃3种运动形式。对3种运动形式发生的条件,即波长、波高和航速进行了研究,得到运动发生的条件区间,并分析了跳跃的发生对纵向运动幅度规律的影响。计算结果表明,规则跳跃和不规则跳跃的发生均会改变无量纲化纵向运动幅值随波高的变化规律。其中,不规则跳跃对滑行艇运动幅值的影响较规则运动更为强烈。 展开更多

关键词 CFD方法 高速滑行艇 纵向运动 规则波 迎浪运动 数值模拟 规则跳跃 不规则跳跃

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三体槽道滑行艇阻力模型试验研究 被引量：12

5

作者 苏玉民 王硕 沈海龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期832-836,共5页

为准确评估三体槽道滑行艇的水动力性能,研究该船型的阻力特性和船型特征,对该船型进行了阻力模型试验研究.在不同排水量和重心纵向位置处进行多次拖曳阻力试验,监测其阻力值、重心升沉和纵倾角,研究了重心位置和排水量对该船型阻力性... 为准确评估三体槽道滑行艇的水动力性能,研究该船型的阻力特性和船型特征,对该船型进行了阻力模型试验研究.在不同排水量和重心纵向位置处进行多次拖曳阻力试验,监测其阻力值、重心升沉和纵倾角,研究了重心位置和排水量对该船型阻力性能的影响.试验结果表明:该三体槽道滑行艇有较高的承载能力且具备独特的阻力特性,当航速持续增大越过高速阻力峰时,由于气动力与水动力综合作用船体被抬升,吃水减小导致阻力值发生明显回落,且阻力峰出现的航速与重心纵向位置和排水量大小均相关. 展开更多

关键词 三体槽道滑行艇 排水量 重心纵向位置 阻力性能 模型试验 阻力峰

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尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响 被引量：11

6

作者 张曦 苏玉民 王兆立 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期296-300,共5页

研究了尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响.设计了一套摆尾仿生推进装置,实验分析了仿金枪鱼、仿海豚、仿白鲸3种尾鳍的推进性能.同时采用数值方法对尾鳍的水动力性能进行了计算.实验和数值结果表明,仿金枪鱼尾鳍的平均推力系数和输入功... 研究了尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响.设计了一套摆尾仿生推进装置,实验分析了仿金枪鱼、仿海豚、仿白鲸3种尾鳍的推进性能.同时采用数值方法对尾鳍的水动力性能进行了计算.实验和数值结果表明,仿金枪鱼尾鳍的平均推力系数和输入功率系数最小,推进效率最高.对尾涡的分析表明,仿金枪鱼尾鳍尾涡强度最弱,分布范围最小. 展开更多

关键词 摆动尾鳍 尾鳍形状 推进性能 尾涡

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弦向变形相位角对柔性尾鳍影响的水动力研究 被引量：3

7

作者 张曦 苏玉民 王兆立 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1402-1409,共8页

以仿生推进系统在海洋开发中的广阔应用为背景,以研究柔性尾鳍水动力性能为目的,探讨了弦向变形相位角对柔性尾鳍推进性能的影响.分别采用非定常面元法和求解RANS方程的方法,计算了摆动仿金枪鱼柔性尾鳍在不同弦向变形相位角下的水动力... 以仿生推进系统在海洋开发中的广阔应用为背景,以研究柔性尾鳍水动力性能为目的,探讨了弦向变形相位角对柔性尾鳍推进性能的影响.分别采用非定常面元法和求解RANS方程的方法,计算了摆动仿金枪鱼柔性尾鳍在不同弦向变形相位角下的水动力性能,并同水动力试验结果进行比较.计算结果显示弦向变形相位角对柔性尾鳍水动力系数幅值、相位和尾涡分布有影响.通过研究发现,在不同的巡游速度下,总存在一定的弦向变形相位角使柔性尾鳍的输入功率小于刚性尾鳍,推进效率大于刚性尾鳍,表明通过调整弦向变形相位角可以使尾鳍节省能量. 展开更多

关键词 弦向变形相位角 柔性尾鳍 非定常面元法 RANS方程 推进性能

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基于二维变形体入水的滑行艇水动力研究 被引量：2

8

作者 王硕 苏玉民 +1 位作者 张曦 蒋一 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期2764-2770,共7页

为寻找准确便捷估算滑行艇水动力的方法,在二维半理论的简化模型下,通过CFD方法建立气液二相流VOF模型,数值模拟二维变形体入水砰击过程,对滑行艇稳定直航状态下的动升力进行研究。为验证数值模型精度,首先对二维楔形体入水进行数值模拟... 为寻找准确便捷估算滑行艇水动力的方法,在二维半理论的简化模型下,通过CFD方法建立气液二相流VOF模型,数值模拟二维变形体入水砰击过程,对滑行艇稳定直航状态下的动升力进行研究。为验证数值模型精度,首先对二维楔形体入水进行数值模拟,并将得到的砰击参数与理论近似解结果进行比较,进而根据船模实验中的航行姿态,将三维船体稳定直航简化为二维变形横剖面入水过程并通过动网格技术进行数值模拟。将变形横剖面入水不同时刻的动升力沿船长方向对应的横剖面位置进行积分得到全艇的动升力。同时,对三维船体进行绕流计算,将得到的动升力与二维积分结果以及实验值进行对比。计算结果表明,二维和三维计算结果均与实验数据基本吻合,通过CFD方法计算基于二维变形体入水的高速滑行艇水动力问题具有可行性。 展开更多

关键词 二维半理论 VOF模型 二维变形体 入水砰击 动网格技术

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一种潮流能直驱式反渗透海水淡化低转速柱塞泵 被引量：4

9

作者 杨友胜 纪朋祥 +2 位作者 曾祥峰 方继根 吴进军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期27-34,共8页

针对潮流能直驱式反渗透海水淡化系统中,海水液压泵与水轮机转速不配比问题,提出了一种低转速、高容积效率的动外壳式多作用径向柱塞泵方案。该泵由动外壳、缸体、配流阀、柱塞组件、液体弹簧、管道轴和调压装置等组成。工作时,潮流能... 针对潮流能直驱式反渗透海水淡化系统中,海水液压泵与水轮机转速不配比问题,提出了一种低转速、高容积效率的动外壳式多作用径向柱塞泵方案。该泵由动外壳、缸体、配流阀、柱塞组件、液体弹簧、管道轴和调压装置等组成。工作时,潮流能水轮机直接驱动外壳,多排错位轴对称的柱塞组件在液体弹簧的作用下紧贴外壳内壁,沿内壁多作用曲线相对缸体孔做往复运动,通过配流阀完成吸压海水。该泵利用单转多次作用方式,增加柱塞运动频率与速度,补偿低转速下因高压差产生的泄漏;利用动外壳式代替动缸体式或动斜盘式,将泵直接置于水轮机内,简化了系统结构;采用分组轴对称布置柱塞,消除了径向不平衡力;采用液体弹簧复位,使得复位迅速,安全可靠。仿真结果表明:该泵排量为202.9 mL/r,额定转速为50 r/min,额定压力为8 MPa;在额定工况下,当柱塞副单边间隙为10μm时,输出流量约为9.8 L/min,容积效率为96.6%,流量脉动为1.92%;配流阀启闭动作协调,单阀最大配流量为2.0 L/min;在保证容积效率下,额定转速降低至已有水液压轴向柱塞泵产品的5%左右。该柱塞泵可应用于以潮流能直驱的反渗透海水淡化系统、发电系统等核心能量转换设备。 展开更多

关键词 潮流能 水轮机 反渗透海水淡化 海水液压 多作用径向柱塞泵

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船舶结构高阶动力分析的模型简化方法研究 被引量：7

10

作者 庞福振 姚熊亮 朱理 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第11期1263-1275,共13页

针对船舶结构动力分析的模型简化条件及方法进行研究,通过讨论阻尼对结构动力响应分布的影响,从波动角度研究了以局部结构代替整体模型进行动力分析的模型简化条件,提出了船舶结构高阶动力分析模型简化的行波法。研究表明,阻尼可降低结... 针对船舶结构动力分析的模型简化条件及方法进行研究,通过讨论阻尼对结构动力响应分布的影响,从波动角度研究了以局部结构代替整体模型进行动力分析的模型简化条件,提出了船舶结构高阶动力分析模型简化的行波法。研究表明,阻尼可降低结构的动力响应,并使结构动力响应随距激扰力作用点的距离呈指数函数衰减;结构动力模型能否简化很大程度上取决于阻尼、激扰频率及结构物理参数等条件,激扰力在简化模型与原结构中产生的弯曲波传播距离相差整数倍波长时,简化模型的动力响应可最大限度地与原结构保证一致,进而提出了均质结构及板架等复杂结构动力分析的模型简化定量方法—行波法;并采用算例验证了其有效性。 展开更多

关键词 船舶结构 动力分析 模型简化 阻尼 衰减 行波法

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一种基于蚁群算法的SLAM数据关联方法 被引量：4

11

作者 曾文静 张铁栋 +1 位作者 徐玉如 姜大鹏 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2009年第1期136-138,148,共4页

针对SLAM的数据关联问题,提出了基于蚁群算法的数据关联方法。将SLAM的数据关联问题演化为组合优化问题,通过利用蚁群算法解决组合优化问题的优势,结合JML关联理论,将蚁群算法应用于选择量测和特征的关联集合。详细介绍了该方法的实现步... 针对SLAM的数据关联问题,提出了基于蚁群算法的数据关联方法。将SLAM的数据关联问题演化为组合优化问题,通过利用蚁群算法解决组合优化问题的优势,结合JML关联理论,将蚁群算法应用于选择量测和特征的关联集合。详细介绍了该方法的实现步骤,建立了基于蚁群算法的数据关联模型,最后在仿真环境下对其进行了试验。分析结果表明,所提方法在保证关联效率的前提下有效地降低了运算时间,是一种解决SLAM数据关联的可行算法。 展开更多

关键词 同时定位与地图构建 数据关联 联合最大可能性 蚁群算法

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