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无缆自治水下机器人运动控制技术研究 被引量:7
1
作者 王建国 孙玉山 +2 位作者 万磊 姜大鹏 常文田 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1156-1161,共6页
针对无缆自治水下机器人满足不同任务要求下的运动控制进行了研究。引入极大似然参数估计算法获取水下机器人水动力系数,并在此基础上搭建起6自由度运动仿真系统。通过改进传统水下机器人体系结构中的推力器布置方式、推力分配策略、运... 针对无缆自治水下机器人满足不同任务要求下的运动控制进行了研究。引入极大似然参数估计算法获取水下机器人水动力系数,并在此基础上搭建起6自由度运动仿真系统。通过改进传统水下机器人体系结构中的推力器布置方式、推力分配策略、运动控制方法和船位推算算法,使得无缆自治水下机器人的运动控制系统在保持原有精确定位功能的同时也能完成远距离高速航行等任务,从而解决了高速航行给无缆自治水下机器人带来的一系列问题。海上进行的速度控制、位置控制和长航程导航试验,验证了无缆自治水下机器人在所提出的运动控制系统控制下可以满足任务需求,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 无缆自治水下机器人(AUV) 运动控制 嵌入式系统 体系结构 推力分配 船位推算
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智能水下机器人视景仿真实验平台研究 被引量:5
2
作者 高霓 王卓 《船海工程》 2009年第5期58-60,共3页
利用Multigen Creator、Vega等三维仿真软件,通过编程开发某水下机器人三维视景仿真系统,对该机器人的周围环境、运动信息、声呐及摄像等传感器信息等进行了模拟仿真。经验证建立的水下机器人三维视景仿真实验平台能够较真实的模拟机器... 利用Multigen Creator、Vega等三维仿真软件,通过编程开发某水下机器人三维视景仿真系统,对该机器人的周围环境、运动信息、声呐及摄像等传感器信息等进行了模拟仿真。经验证建立的水下机器人三维视景仿真实验平台能够较真实的模拟机器人在水下运动的实际情况。 展开更多
关键词 智能水下机器人 视景仿真 分布式系统
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基于自适应UKF算法的小型水下机器人导航系统 被引量:22
3
作者 孙尧 张强 万磊 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期342-353,共12页
针对海流扰动及姿态、航向误差角引起的无法确知的导航系统模型误差,设计了一种带模型误差的自适应无迹卡尔曼滤波器(Adaptive unscented Kalman filter,AUKF)用于小型水下机器人(Small autonomous underwater vehicle,SAUV)推位导航系... 针对海流扰动及姿态、航向误差角引起的无法确知的导航系统模型误差,设计了一种带模型误差的自适应无迹卡尔曼滤波器(Adaptive unscented Kalman filter,AUKF)用于小型水下机器人(Small autonomous underwater vehicle,SAUV)推位导航系统.首先提出了小型水下机器人三维运动连续时间模型;然后针对该模型特点,基于极大后验估值原理推导了AUKF算法.仿真结果说明该算法能够克服海流扰动及姿态和航向误差引起的模型误差.对比经典无迹卡尔曼滤波器算法,采用该算法的小型水下机器人推位导航系统在复杂海况下的滤波精度显著提高. 展开更多
关键词 自适应无迹卡尔曼滤波器 小型水下机器人 推位导航系统 非线性 极大后验估计
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智能海洋机器人技术进展 被引量:53
4
作者 徐玉如 肖坤 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期518-521,共4页
智能海洋机器人是可以在复杂海洋环境中执行各种任务的智能化无人平台,包括智能水下机器人和智能水面机器人.基于实践和在相关技术难题上的经验,提出了一些关键技术问题的解决方案.在智能水下机器人方面,探讨了体系结构、运动控制、... 智能海洋机器人是可以在复杂海洋环境中执行各种任务的智能化无人平台,包括智能水下机器人和智能水面机器人.基于实践和在相关技术难题上的经验,提出了一些关键技术问题的解决方案.在智能水下机器人方面,探讨了体系结构、运动控制、智能规划与决策和系统仿真等关键技术.在智能水面机器人方面,探讨了快速性和智能化问题.我国在智能海洋机器人技术研究方面已经取得了较大的进步,但距离全面应用还有很大差距. 展开更多
关键词 海洋机器人 人工智能 体系结构 智能控制
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自主式水下机器人的光视觉管道探测跟踪系统 被引量:9
5
作者 曾文静 徐玉如 +1 位作者 万磊 张铁栋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期178-183,189,共7页
研究了自主式水下机器人(AUV)利用单目光视觉系统对水下管道的检测跟踪问题,对实现该方法的各个过程从硬件组成和软件体系结构两方面进行了阐述,从而完成了一整套水下光视觉系统的软、硬件设计.分析了水下管道图像的特点,结合该特点阐... 研究了自主式水下机器人(AUV)利用单目光视觉系统对水下管道的检测跟踪问题,对实现该方法的各个过程从硬件组成和软件体系结构两方面进行了阐述,从而完成了一整套水下光视觉系统的软、硬件设计.分析了水下管道图像的特点,结合该特点阐述了图像预处理过程,提出了一种改进的Hough变换方法,改善了管道边界的提取效果.同时采用管道参考区域预测方法,提高了管道的检测率以及实时性,并利用水池试验对系统的可行性和有效性进行了验证. 展开更多
关键词 自主式水下机器人 管道探测 哈夫变换 参考区域
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水下机器人改进S面控制及系统半实物仿真 被引量:4
6
作者 吕翀 庞永杰 +1 位作者 王波 张磊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期957-961,967,共6页
针对S面控制器参数调整困难的问题,研究了改进的粒子群优化(MPSO)算法,自寻优确定S面控制器的控制参数,实现了S面控制器参数优化计算的快速收敛,避免了局部峰值的徘徊.同时,针对某水下航行器的运动控制系统,设计了控制半实物仿真系统,... 针对S面控制器参数调整困难的问题,研究了改进的粒子群优化(MPSO)算法,自寻优确定S面控制器的控制参数,实现了S面控制器参数优化计算的快速收敛,避免了局部峰值的徘徊.同时,针对某水下航行器的运动控制系统,设计了控制半实物仿真系统,阐述了仿真系统的总体结构和水下机器人空间运动的非线性数学模型.仿真结果真实可靠地反映了水下机器人运动过程,验证了本文控制器对机器人的控制效果,对实际下水实验提供重要参考. 展开更多
关键词 自主式水下航行器 改进S面控制 改进的粒子群优化 控制系统 半实物仿真
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基于MPSO算法的水下机器人PD控制器
7
作者 吕翀 庞永杰 张磊 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期728-734,共7页
为了解决传统水下机器人运动控制器只针对单独的自由度进行解耦控制,从而忽略了各自由度之间耦合效应的问题,设计了一个新型的PD控制器.该控制器在水下机器人6个自由度动力学模型的基础上,根据实际需要进行简化,利用一个运动控制方程实... 为了解决传统水下机器人运动控制器只针对单独的自由度进行解耦控制,从而忽略了各自由度之间耦合效应的问题,设计了一个新型的PD控制器.该控制器在水下机器人6个自由度动力学模型的基础上,根据实际需要进行简化,利用一个运动控制方程实现4个自由度的运动控制.同时采用改进PSO算法自寻优确定控制方程的参数,以提高效率,减少设计时主观因素的影响.最后以某型AUV(autonomous underwater vehicle)为控制对象及试验平台,针对所设计的控制器进行仿真试验,结果验证了该控制器在水下机器人运动控制中的可行性. 展开更多
关键词 水下机器人 动力学模型 运动控制 改进PSO算法
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基于Hough变换的水下管道检测方法 被引量:34
8
作者 曾文静 张铁栋 +1 位作者 万磊 徐玉如 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期76-84,共9页
由于海底管道背景复杂,简单的检测算法不能给出理想的检测结果;复杂的检测算法又不能满足实时作业要求。为了克服上述问题,实时而又准确地检测水下管道,通过分析水下图像的特点以及传统Hough变换对于管道直线信息提取的局限性,有针对性... 由于海底管道背景复杂,简单的检测算法不能给出理想的检测结果;复杂的检测算法又不能满足实时作业要求。为了克服上述问题,实时而又准确地检测水下管道,通过分析水下图像的特点以及传统Hough变换对于管道直线信息提取的局限性,有针对性地提出了对Hough变换方法的2步改进,包括前期处理改善像素点的分布以减少参与Hough变换的无效像素点的数目,和Hough变换过程中的峰值点逆向清零以保证管道边界检测的唯一性。在仿真环境和水池环境下分别对改进的方法和未改进的方法进行了对比实验,结果表明前者可以有效地提高管道检测的实时性和精确性。 展开更多
关键词 管道检测 HOUGH变换 峰值点 水池试验
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水下航行体推进器设计方法研究 被引量:5
9
作者 蔡昊鹏 苏玉民 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期428-433,469,共7页
为了保持水下航行体的横向稳定性,避免在螺旋桨驱动时航行体发生横滚,提出了一种扭矩平衡式推进系统及其数值设计方法.推进器利用与保护导管相连的扭曲后置定子产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩.设计方法中,采用基于面元法理论的... 为了保持水下航行体的横向稳定性,避免在螺旋桨驱动时航行体发生横滚,提出了一种扭矩平衡式推进系统及其数值设计方法.推进器利用与保护导管相连的扭曲后置定子产生反扭矩来平衡螺旋桨旋转产生的扭矩.设计方法中,采用基于面元法理论的数值设计方法设计出螺旋桨,并通过数值迭代设计出导管和后置定子以满足推进器扭矩平衡的条件,最后进行总推力或总功率的校核完成设计工作.文中给出了某鱼雷和某水下机器人推进器的设计过程.通过面元法理论进行了设计参数的研究.设计范例表明了所提出的扭矩平衡式推进器数值设计方法的有效性和优越性. 展开更多
关键词 扭矩平衡 推进器设计 面元法 水下航行体
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一种基于信息熵约束的快速FCM聚类水下图像分割算法 被引量:4
10
作者 王士龙 徐玉如 +1 位作者 万磊 唐旭东 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2010年第12期243-246,286,共5页
智能水下机器人视觉识别系统的使命是快速、准确地处理获得水下目标的相关信息并及时反馈给计算机来指导机器人进行下一步的任务。为了在保证分割质量的前提下实现快速图像分割,结合梯度算子、图像的直方图特征和采样计算,并以图像的相... 智能水下机器人视觉识别系统的使命是快速、准确地处理获得水下目标的相关信息并及时反馈给计算机来指导机器人进行下一步的任务。为了在保证分割质量的前提下实现快速图像分割,结合梯度算子、图像的直方图特征和采样计算,并以图像的相对信息损耗为约束,提出了一种基于熵约束的快速FCM聚类水下图像分割算法,并依据水下图像分割效果和模糊划分的有效性评价指标,详尽研究了新算法中加权指数m的取值规律性。实验结果表明,这种算法能够获得较好的分割质量和时间效率,符合机器人对实时性的需求。 展开更多
关键词 水下图像分割 AUV 相对信息损耗 模糊划分 加权指数 实时性
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仿真模型组合的验证方法研究 被引量:5
11
作者 冯晓宁 王卓 王金娜 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期7-12,122,共7页
针对提高复杂仿真系统的开发效率和降低开发成本的问题,提出了基于模型组合验证的仿真模型开发框架,将系统开发过程分解为模型的发现、组合和组合后的验证等阶段,通过数据类型验证和动态行为验证来实现仿真模型的重用。给出了基于标签... 针对提高复杂仿真系统的开发效率和降低开发成本的问题,提出了基于模型组合验证的仿真模型开发框架,将系统开发过程分解为模型的发现、组合和组合后的验证等阶段,通过数据类型验证和动态行为验证来实现仿真模型的重用。给出了基于标签转移系统(Labelled Transition System,LTS)的模型行为验证方法,将模型的行为序列表示为LTS,通过强模拟及语义相似度关系来判断组合后模型的动态行为与请求模型的符合程度。导弹对抗仿真模型组合实验结果表明,该方法能够半自动地完成仿真模型的组合验证,对模型有效性的验证能够满足实际应用的要求。 展开更多
关键词 仿真模型组合 数据类型验证 行为验证 标签转移系统
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一种基于BPMN的业务流程图到BPEL的映射方法 被引量:4
12
作者 冯晓宁 李麒星 王卓 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2013年第S1期44-52,共9页
随着服务组合理论的不断成熟,将基于BPMN的业务流程图转换为BPEL代码进而实现服务组合的研究受到广泛关注.目前BPMN模型的映射方法不能完成复杂结构的映射且需要人工参与.首先提出了一个基于服务组合的软件系统框架和BPMN的形式化描述方... 随着服务组合理论的不断成熟,将基于BPMN的业务流程图转换为BPEL代码进而实现服务组合的研究受到广泛关注.目前BPMN模型的映射方法不能完成复杂结构的映射且需要人工参与.首先提出了一个基于服务组合的软件系统框架和BPMN的形式化描述方法.然后给出一种基于BPMN的业务流程图到BPEL的映射方法,其主要思想是首先映射数据流,再映射控制流来组织基本活动的执行顺序.在控制流映射中分析了基本结构和复杂结构映射的解决方案.最后,利用网上预约看病实例证明了映射方法的可行性. 展开更多
关键词 BPMN2.0 BPEL 服务组合 模型映射 图形匹配
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基于模型预测的动力定位控制系统体系结构及仿真 被引量:4
13
作者 王卓 陈红丽 +1 位作者 王芳 万磊 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1279-1284,共6页
以"981"深海半潜式钻井平台为研究对象,根据国际海事组织和各大船级社对动力定位系统的安全规范要求,进行了DP-3级动力定位控制系统的总体方案设计。首先详细阐述了动力定位控制系统的硬件组成和结构及软件功能和层次,然后给... 以"981"深海半潜式钻井平台为研究对象,根据国际海事组织和各大船级社对动力定位系统的安全规范要求,进行了DP-3级动力定位控制系统的总体方案设计。首先详细阐述了动力定位控制系统的硬件组成和结构及软件功能和层次,然后给出了平台的低频运动方程及基于模型预测的控制算法和控制器的具体设计方案及参数设置方法。最后建立了半实物仿真系统,进行了平台的作业工况和待机工况的动态模拟,通过仿真实验调试和验证了系统的硬件设备和软件方法。 展开更多
关键词 动力定位 控制系统体系结构 半实物仿真 深海钻井平台 动态模拟
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DDM中基于历史信息排序的区域匹配算法 被引量:1
14
作者 王卓 冯晓宁 刘廷宝 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2011年第10期202-204,214,共4页
DDM实现的关键是更新区域和订购区域的匹配判断,其匹配算法的设计决定着分布式仿真的效率和性能。针对直接匹配算法需要维护的区域相交索引表和相交信息表的存储空间不断扩大的问题,首先提出区域聚合的基本思想及其实现方式,然后提出将... DDM实现的关键是更新区域和订购区域的匹配判断,其匹配算法的设计决定着分布式仿真的效率和性能。针对直接匹配算法需要维护的区域相交索引表和相交信息表的存储空间不断扩大的问题,首先提出区域聚合的基本思想及其实现方式,然后提出将历史信息排序加入到区域匹配算法中,以使算法在有效利用历史信息的基础上,提高区域匹配的运行效率。给出了算法的基本思想和具体步骤,通过应用实例详细解释了算法的具体实现过程,最后通过仿真实验,对比分析了所提算法的优缺点。 展开更多
关键词 HLA RTI 数据分发管理 区域匹配算法
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海面目标自适应实时检测 被引量:6
15
作者 万磊 曾文静 +1 位作者 秦再白 黄蜀玲 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1421-1427,共7页
针对海面运动载体所获得的可见光序列图像及图像自身特点,提出了一种既适应于海天背景下的小目标而又适应于海岸背景下的大目标的目标快速自动检测方法.首先,量化子图像的区域复杂度以及单元区域上、下邻域的灰度差异,以预测并定位海界... 针对海面运动载体所获得的可见光序列图像及图像自身特点,提出了一种既适应于海天背景下的小目标而又适应于海岸背景下的大目标的目标快速自动检测方法.首先,量化子图像的区域复杂度以及单元区域上、下邻域的灰度差异,以预测并定位海界限区域,摒弃不含海界限区域的图像;采用周围纹理抑制方法改进的Canny算子提取海界限区域的主要轮廓,并进行Hough变换而提取海天线或海岸线;依据海界线上的灰度环境判断背景,在划定线附近的局部区域,凭借该区域内海面灰度的平缓特性而对其进行聚类提取目标;分析剩余海面灰度的统计特征,求取属于海面区域的灰度范围,快速区分海面区域和非海面区域;最后,进行后续处理,以剔除伪目标并标记真实目标.结果表明,该方法处理单帧图像的平均耗时在100ms以内,具有较好的准确性和实时性. 展开更多
关键词 图像处理 海界限区域 周围纹理抑制 聚类 海面灰度范围
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高强钢旁路热丝等离子弧打底焊接头组织和性能 被引量:7
16
作者 苗玉刚 马照伟 +2 位作者 赵慧慧 杨晓山 刘吉 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期99-103,165,共6页
采用旁路热丝等离子弧焊接工艺进行高强钢Y形坡口的打底焊,该工艺有效结合了等离子弧穿透能力强、电弧热丝熔敷效率高、旁路分流热输入可控的技术优势,对中厚高强钢板实现单面焊接双面成形.结果表明,正面焊缝成形美观,无焊接缺陷;背面... 采用旁路热丝等离子弧焊接工艺进行高强钢Y形坡口的打底焊,该工艺有效结合了等离子弧穿透能力强、电弧热丝熔敷效率高、旁路分流热输入可控的技术优势,对中厚高强钢板实现单面焊接双面成形.结果表明,正面焊缝成形美观,无焊接缺陷;背面焊缝轻微突出,厚板完全焊透;经过反复的受热冷却,打底焊焊缝的微观组织得到细化.力学性能分析得出,热影响区硬度最低,焊缝区略高于母材区;打底焊焊缝的硬度高于填充焊和盖面焊;拉伸断裂发生在母材区,断口扫描出现韧窝,为韧性断裂. 展开更多
关键词 高强钢打底焊 旁路热丝等离子弧焊 微观组织 力学性能
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基于RANS方程的对拍翼推进器推进性能分析 被引量:6
17
作者 于宪钊 苏玉民 王兆立 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第5期449-455,共7页
文章基于RANS方程,应用动网格技术,数值计算分析了一种基于地效应原理的对拍翼推进器的推进性能,探讨了来流速度,拍动频率、振幅对推进性能的影响。计算结果表明拍动频率越高、拍动振幅越大则推进器的推力越大,而推进效率则会随来流速... 文章基于RANS方程,应用动网格技术,数值计算分析了一种基于地效应原理的对拍翼推进器的推进性能,探讨了来流速度,拍动频率、振幅对推进性能的影响。计算结果表明拍动频率越高、拍动振幅越大则推进器的推力越大,而推进效率则会随来流速度以及拍动振幅的增大而呈现先增大后减小的趋势;同时对比分析了双翼对拍与单翼拍动产生的推力和推进效率;这种推进器构造简单,仅通过简单的相对拍动就可产生垂直于机翼轴向的推力,通过机翼的旋转就可产生任意方向的推力,能够满足水下机器人做六自由度运动的推力需求。 展开更多
关键词 推进性能 仿生推进器 拍动翼 动网格
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基于面元法的三维机翼数值设计 被引量:2
18
作者 蔡昊鹏 苏玉民 沈海龙 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2009年第6期30-35,共6页
利用一种数值迭代方法设计出具有给定目标压力分布形式和环量及厚度分布的三维机翼。取一初始机翼,应用考虑尾涡衰减及卷曲的面元法计算三维机翼的流体动力性能,对机翼几何形状进行小的扰动并计算由此引起的压力变化,形成雅可比行列式,... 利用一种数值迭代方法设计出具有给定目标压力分布形式和环量及厚度分布的三维机翼。取一初始机翼,应用考虑尾涡衰减及卷曲的面元法计算三维机翼的流体动力性能,对机翼几何形状进行小的扰动并计算由此引起的压力变化,形成雅可比行列式,求解出几何修正因子以改变机翼几何形状,多次迭代后得到具有目标压力分布形式的机翼。再由给定的环量及厚度分布修改目标压力,重新设计机翼,最后得到符合设计要求的三维机翼。重点讨论了数值设计中尾涡模型、目标压力分布形式、几何控制点对设计结果的影响,及如何加快计算收敛。算例分析表明,设计方法收敛快速、有效可行,计及尾涡衰减及卷曲能够得到更准确的设计结果,目标压力分布形式和几何控制点的选取决定了设计机翼的光顺性。 展开更多
关键词 三维机翼 面元法 数值设计 压力分布 环量分布
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基于面元法的舵球鳍组合节能装置理论 被引量:2
19
作者 刘业宝 苏玉民 +1 位作者 沈海龙 鞠磊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期374-378,384,共6页
根据桨舵干扰思想,采用以速度势为基础的低阶面元法计算了均匀流中的螺旋桨与舵-舵球-鳍系统相互干扰的定常水动力性能,比较了普通舵及加装舵球、舵球鳍的舵的节能效果,并对影响舵球鳍节能效果的主要参数(舵球尺寸、鳍片尺寸和安装角度... 根据桨舵干扰思想,采用以速度势为基础的低阶面元法计算了均匀流中的螺旋桨与舵-舵球-鳍系统相互干扰的定常水动力性能,比较了普通舵及加装舵球、舵球鳍的舵的节能效果,并对影响舵球鳍节能效果的主要参数(舵球尺寸、鳍片尺寸和安装角度)进行了变尺度计算与分析.计算结果表明,舵球鳍节能效果较舵球为佳,并具有节能效果最佳的尺寸及安装角度. 展开更多
关键词 舵球鳍 节能 面元法 螺旋桨
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舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究(英文) 被引量:1
20
作者 孙瑜 苏玉民 胡海洲 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期1071-1082,共12页
文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证... 文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数(安装位置、展弦比和安装角),使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。 展开更多
关键词 扭曲舵 水动力性能 舵球 推力鳍 计算流体力学
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