基于双目立体视觉数据的波浪场重构研究 被引量：1

1

作者 李蒙 刘曾 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期157-164,共8页

为及时准确地获取波面信息,建立了基于双目立体视觉的波面重构流程,从二维波面图像中快速获取三维波面分布。使用双目相机拍摄的波面图像对作为原始数据完成相机参数标定,基于加速鲁棒性特征算法、金字塔搜索法和极线约束完成波面特征... 为及时准确地获取波面信息,建立了基于双目立体视觉的波面重构流程,从二维波面图像中快速获取三维波面分布。使用双目相机拍摄的波面图像对作为原始数据完成相机参数标定,基于加速鲁棒性特征算法、金字塔搜索法和极线约束完成波面特征点的提取和立体匹配。最后通过立体矫正、视差图分析及图片后处理优化流程实现波浪场的三维点云重构,并选取重构区域作线性插值划分均匀网格,将三维点云投影至二维波面原始图像完成可视化。研究结果表明,在光照条件良好、风浪等级相对较大的情况下,双目立体视觉模型能够准确提取波面特征点,重建的三维点云能够再现波面,具有使用便捷且成本较低的特点,为后续做波浪等级分析及波高预报的相关研究奠定了基础。 展开更多

关键词 双目立体视觉 波浪场重构 三维点云 加速鲁棒性特征算法 金字塔搜索法

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浮体耐波性及系泊实验教学设计与实践

2

作者 宋磊 余铁男 +2 位作者 孙明慧 刘曾 孙江龙 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第2期123-126,共4页

充分利用船模拖曳水池条件,以600 mm×250 mm×250 mm方形浮体为教学模型,配合光学运动捕捉装置,开展不同迎浪角下零速横浪规则波运动响应实验教学;采用直杆和重物基座模拟系泊桩,调节缆绳系泊高度测量不同系泊状态下拉力响应,... 充分利用船模拖曳水池条件,以600 mm×250 mm×250 mm方形浮体为教学模型,配合光学运动捕捉装置,开展不同迎浪角下零速横浪规则波运动响应实验教学;采用直杆和重物基座模拟系泊桩,调节缆绳系泊高度测量不同系泊状态下拉力响应,对比分析有/无系泊状态下波浪运动响应情况,完成系泊实验教学。 展开更多

关键词 拖曳水池 耐波性实验教学 系泊实验教学

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船模阻力试验不确定度分析与实践

3

作者 宋磊 冯大奎 +1 位作者 刘曾 杨祥 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第3期37-43,共7页

该文以某艇为研究对象,分析了其阻力试验过程中的误差源,结合二因次换算公式推导不确定度传递方程;按照线型加工缩比模型并在不同时间段开展重复试验,将测试结果换算至名义温度(15℃)状态下的总阻力系数和姿态数据;按照不确定度传递原... 该文以某艇为研究对象,分析了其阻力试验过程中的误差源,结合二因次换算公式推导不确定度传递方程;按照线型加工缩比模型并在不同时间段开展重复试验,将测试结果换算至名义温度(15℃)状态下的总阻力系数和姿态数据;按照不确定度传递原则分别分析模型精度、水物理特性、传感器精度和重复试验的不确定度,并完成合成不确定度计算。分析不确定度结果可得,为了试验测试精度,应在硬件条件允许的范围内尽量选择较小的缩尺比,针对较大模型和较大航速状态开展试验,同时对非排水型船,即使在阻力试验中也应保证重量分布与实船一致。 展开更多

关键词 阻力试验 不确定度 误差分析

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一种船用推扭传感器设计及研究 被引量：5

4

作者 宋磊 任再美 +2 位作者 陈林 孙江龙 程尔升 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第13期82-85,共4页

设计一种船用推力扭矩测量传感器,分析其推扭特性,并制作传感器实物进行标定完成验证。分析传感器设计原理,重点阐述如何避免推扭干扰问题,在Workbench中用数值仿真方法计算推力-应变、扭矩-应变曲线,判断其线性度。同时加载推力和扭矩... 设计一种船用推力扭矩测量传感器,分析其推扭特性,并制作传感器实物进行标定完成验证。分析传感器设计原理,重点阐述如何避免推扭干扰问题,在Workbench中用数值仿真方法计算推力-应变、扭矩-应变曲线,判断其线性度。同时加载推力和扭矩,分别与单独加载力或扭矩对比,分析其推力扭矩干扰特性。制造传感器,粘贴应变片,以实物标定方式验证传感器设计可行性。 展开更多

关键词 敞水试验、推扭干扰 数值仿真 传感器标定

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基于量纲分析法的水下螺旋桨振动特性分析 被引量：1

5

作者 李解 卢闫 +1 位作者 田晨 李家盛 《船海工程》 北大核心 2025年第4期9-12,共4页

以典型的水下螺旋桨为研究对象,使用量纲分析方法确定密度比、杨氏模量比为水下螺旋桨振动特性关键因素,并使用ABAQUS有限元仿真软件,通过代入多组关键参数的方式,对螺旋桨模型的振动特性进行计算,以验证量纲分析方法所得规律的正确性... 以典型的水下螺旋桨为研究对象,使用量纲分析方法确定密度比、杨氏模量比为水下螺旋桨振动特性关键因素,并使用ABAQUS有限元仿真软件,通过代入多组关键参数的方式,对螺旋桨模型的振动特性进行计算,以验证量纲分析方法所得规律的正确性。结果表明,使用ABAQUS软件计算得到的螺旋桨湿模态频率数值完全符合量纲分析方法所得规律,该规律可为相关人员解决水下螺旋桨振动特性计算问题,提供湿模态频率数值预报帮助。 展开更多

关键词 振动 螺旋桨湿模态频率 量纲分析法 流固耦合 有限元

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基于阻力图谱的船舶快速性教学系统开发 被引量：1

6

作者 宋磊 高华 +1 位作者 孙江龙 刘曾 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第12期183-187,共5页

以V形高速艇为研究对象,在船长固定基础上,改变船宽(3组)、斜升角(3组)、排水量(3组)和静倾角(2组),得到54组不同工况,选择合适缩尺比加工模型,完成船模阻力试验并按照二因次换算法得到实船有效功率,通过线型插值得到以该艇为母型船的... 以V形高速艇为研究对象,在船长固定基础上,改变船宽(3组)、斜升角(3组)、排水量(3组)和静倾角(2组),得到54组不同工况,选择合适缩尺比加工模型,完成船模阻力试验并按照二因次换算法得到实船有效功率,通过线型插值得到以该艇为母型船的阻力图谱。学生自主输入船型参数后通过阻力图谱获取有效功率,输入推力减额、伴流分数、相对旋转效率、传动效率等参数,选定主机功率和额定转速后预估设计航速并完成螺旋桨设计,得到螺旋桨直径、盘面比和螺距比等参数。以VB语言为工具对AutoCAD进行二次开发,完成螺旋桨叶剖面参数表和桨叶轮廓形状图绘制。该基于阻力图谱的船舶快速性教学系统将阻力性能、推进性能、船机桨匹配等知识点有机融合,作为课堂教学的辅助软件,可促进学生对船舶设计知识体系的理解,提升学生的思考能力和创新能力。 展开更多

关键词 V形艇 阻力图谱 螺旋桨设计 实验教学

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尾部型线对西陵峡双体游船推进效率影响的数值分析

7

作者 刘军 陈星廷 +2 位作者 徐强 陈燕 刘曾 《船海工程》 北大核心 2025年第1期1-5,共5页

基于CFD软件STAR-CCM+,以西陵峡双体游船为研究对象,对该船在一定缩尺比下的模型自航数值模拟计算进行研究,将数值计算结果与已有试验结果对比,验证数值计算的准确性。在此基础上,将西陵峡游船尾部的歪尾线型改为直尾线型重新建模,采用... 基于CFD软件STAR-CCM+,以西陵峡双体游船为研究对象,对该船在一定缩尺比下的模型自航数值模拟计算进行研究,将数值计算结果与已有试验结果对比,验证数值计算的准确性。在此基础上,将西陵峡游船尾部的歪尾线型改为直尾线型重新建模,采用同样的方法对直尾船完成自航数值模拟计算。对比两种尾部线型船的计算结果,分析自航因子,结果表明,该船型采用歪尾的推进效率高于采用直尾的推进效率。 展开更多

关键词 双桨船 数值模拟 自航因子

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桨叶弹性对螺旋桨轴承力影响及计算方法研究 被引量：5

8

作者 李家盛 张振果 +1 位作者 田锦 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期1-10,共10页

螺旋桨水弹性问题研究对于船舶减振降噪及水弹性力学发展具有重大意义。该研究围绕螺旋桨流体激励特性开展流固耦合机理与计算方法研究。提出了一种基于时域面元计算刚体桨非均匀流中旋转所受流体力、频域面元计算弹性桨均匀流中振动所... 螺旋桨水弹性问题研究对于船舶减振降噪及水弹性力学发展具有重大意义。该研究围绕螺旋桨流体激励特性开展流固耦合机理与计算方法研究。提出了一种基于时域面元计算刚体桨非均匀流中旋转所受流体力、频域面元计算弹性桨均匀流中振动所受流体力、有限元求解结构动力学的弹性桨双向流固耦合非定常水动力预报算法——时域/频域面元-有限元法,可克服频域面元-有限元法非线性伯努利方程难处理及时域面元-有限元法低效率问题。研究表明:桨弹性效应特别是流体附加阻尼在桨-轴-船系统减振降噪设计中应予以足够重视;空间不均匀来流下弹性桨轴承力计算可在平衡位置表面施加不可穿透条件。该方法和结果可为低噪声桨-轴-船系统设计提供必要的理论参考。 展开更多

关键词 流固耦合/水弹性 振动 螺旋桨 有限元法 面元法/边界元法

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基于数值仿真的螺旋桨盘面比对船舶自航因子影响分析 被引量：2

9

作者 刘曾 楼丹平 +2 位作者 陈炯 宋磊 童骏 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第10期33-36,共4页

以KCS船和KP505桨为对象,按照一定缩尺比完成三维模型建立、网格划分、边界条件设置并进行流场求解,将数值计算结果与已有试验结果对比,验证数值计算的准确性。按照已通过验证的数值计算方案对该KCS船完成不同盘面比螺旋桨下自航计算,... 以KCS船和KP505桨为对象,按照一定缩尺比完成三维模型建立、网格划分、边界条件设置并进行流场求解,将数值计算结果与已有试验结果对比,验证数值计算的准确性。按照已通过验证的数值计算方案对该KCS船完成不同盘面比螺旋桨下自航计算,结果表明在不同盘面比螺旋桨作用下船体阻力变化不显著,推力减额变化不显著,但总推进效率随着桨盘面比增大呈减小趋势。 展开更多

关键词 数值模拟 自航因子 螺旋桨盘面比

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弹性桨-轴系统建模与计算方法研究

10

作者 李家盛 张正艺 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期30-39,共10页

弹性桨-轴与流体产生的双向流固耦合效应,显著改变了推进系统振动性能。现有研究分别针对桨叶和转轴弹性采用分离模型进行,即:流体-弹性桨与流体-刚体桨-弹性轴模型。而在实际工况中,转轴由于发生振动,使弹性桨入流条件与忽略轴系振动... 弹性桨-轴与流体产生的双向流固耦合效应,显著改变了推进系统振动性能。现有研究分别针对桨叶和转轴弹性采用分离模型进行,即:流体-弹性桨与流体-刚体桨-弹性轴模型。而在实际工况中,转轴由于发生振动,使弹性桨入流条件与忽略轴系振动时的差异很大;另一方面,现有分离模型在预报时,是基于流体在桨叶振动平衡位置处界面力学关系开展的,未能真实反映流体在振动桨叶物理表面行为特征,难以满足桨-轴系统振动特性准确预报的现实需求。该研究拟针对流体-弹性桨-轴复杂系统双向流固耦合问题,基于精确的振动桨叶表面流体界面力学关系,建立弹性桨-轴双向流固耦合一体化模型并发展一套高效高精度稳定数值算法。结果表明,船舶研究者需建立流体-弹性桨-轴一体化模型,以重新评估附加质量/阻尼及轴承处激励力。建立的模型与算法和得到的结果可为低速水下航行器声振性能设计和评价提供理论和技术支持。 展开更多

关键词 流固耦合/水弹性 振动 螺旋桨-轴系统 有限元法 面元法/边界元法

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基于参数化建模的螺旋桨随边削边振动研究

11

作者 姚月兵 金鑫 +2 位作者 李解 吴均云 李家盛 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第S01期19-27,共9页

[目的]工程上常采用随边削边法解决因负荷过重所导致的船-机-桨不匹配的问题。针对工程中常使用的随边单边切割法,开展基于参数化建模的螺旋桨随边单边削边振动研究,探究随边削边对螺旋桨振动特性的影响。[方法]选取DTMB4381,4382及438... [目的]工程上常采用随边削边法解决因负荷过重所导致的船-机-桨不匹配的问题。针对工程中常使用的随边单边切割法,开展基于参数化建模的螺旋桨随边单边削边振动研究,探究随边削边对螺旋桨振动特性的影响。[方法]选取DTMB4381,4382及4383等型桨为研究算例,结合Matlab编程技术与ANSYS二次开发程序得到不同随边单边切割量对螺旋桨振动特性的影响规律,并分析对应影响规律产生的不同原因。[结果]对于无侧斜的4381桨,其固有频率随随边切割量的增大小幅增加,而模态振型变化不大;对于有侧斜4382及4383桨,随边切割量增加,其固有频率变化规律与无侧斜的4381桨基本相同。[结论]侧斜不会改变螺旋桨在不同随边单边切割量下的振动特性规律;随着随边切割量的增加,两种桨形削边后,固有频率变化率均会明显提升,且在高阶时增幅更为明显。对应的二次开发计算程序可在实际工程中帮助相关人员从振动特性的角度选取最优削边方案,为削边方案的设计和改良提供理论依据和指导。 展开更多

关键词 螺旋桨 随边单边削边 振动分析 ANSYS二次开发

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基于参数化建模的螺旋桨直径削边振动分析

12

作者 姚月兵 金鑫 +3 位作者 李解 卢闫 吴均云 李家盛 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第9期27-32,共6页

螺旋桨经历不同运行工况后,常出现负荷过重或断裂情况,使得船-机-桨不能处于最佳匹配状态。为解决这一问题,常使用直径削边技术改造螺旋桨几何,使船-机-桨重新正常匹配。现有研究未考虑直径削边对螺旋桨振动特性的影响。本文利用有限元... 螺旋桨经历不同运行工况后,常出现负荷过重或断裂情况,使得船-机-桨不能处于最佳匹配状态。为解决这一问题,常使用直径削边技术改造螺旋桨几何,使船-机-桨重新正常匹配。现有研究未考虑直径削边对螺旋桨振动特性的影响。本文利用有限元法,融合Matlab编程技术、Ansys二次开发技术,开展直径削边对有/无侧斜螺旋桨振动特性影响的研究,揭示关键参数对切割前后螺旋桨振动规律的影响机理,为寻求船-机-桨匹配下振动特性最优的削边方案提供理论指导。 展开更多

关键词 螺旋桨 直径切割 振动分析

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基于直立圆柱的水动力实验教学设计与实践 被引量：3

13

作者 宋磊 刘曾 +1 位作者 孙江龙 李天匀 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2021年第9期198-203,共6页

该文设计了一种可完成圆柱绕流和波浪载荷的水动力教学实验方案。圆柱绕流实验部分,以直立圆柱为载体,配合拖车和六分力传感器进行,学生可观测不同雷诺数下绕流尾涡现象并测量其阻力,同时与理论曲线进行对比,完成验证并分析误差原因。... 该文设计了一种可完成圆柱绕流和波浪载荷的水动力教学实验方案。圆柱绕流实验部分,以直立圆柱为载体,配合拖车和六分力传感器进行,学生可观测不同雷诺数下绕流尾涡现象并测量其阻力,同时与理论曲线进行对比,完成验证并分析误差原因。波浪载荷实验部分,在教师指导下学生操作造波机执行规则波造波,使用浪高仪和六分力传感器完成波幅和波浪载荷力测量,并应用莫里森公式完成数据处理与分析。该实验方案以船模拖曳水池为载体,易于实施,教学模型尺度大,学生可直接观测明显实验现象,强化了知识理解,提升了教学效果。 展开更多

关键词 圆柱绕流 波浪载荷 实验教学 船舶水动力

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单/双圆柱绕流实验教学平台设计与实践 被引量：2

14

作者 宋磊 孙江龙 +3 位作者 刘曾 李天匀 李宸 张治成 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第11期179-182,223,共5页

以直立圆柱配合船池拖车完成单/双圆柱绕流对比实验教学。在单圆柱教学中,改变拖车航速,观察不同雷诺数下圆柱绕流现象,将圆柱绕流阻力无因次化后得到阻力系数,与理论值对比完成单圆柱绕流教学实验;在双圆柱绕流教学中,调节圆柱间距G范... 以直立圆柱配合船池拖车完成单/双圆柱绕流对比实验教学。在单圆柱教学中,改变拖车航速,观察不同雷诺数下圆柱绕流现象,将圆柱绕流阻力无因次化后得到阻力系数,与理论值对比完成单圆柱绕流教学实验;在双圆柱绕流教学中,调节圆柱间距G范围为0.5~3.0倍直径,进行与单圆柱相同航速拖曳实验,观察双圆柱绕流的尾流场特征,测量圆柱阻力得出无因次阻力系数;对比单圆柱和不同间距双圆柱绕流的现象与阻力系数,完成等直径双圆柱不同间距下相互干扰情况的对比教学实验。本实验教学装置基于船模拖曳水池拖车系统设计,结构简单,实观现象明显,以单/双圆柱绕流实验开展对比教学可增进学生对知识体系的梳理,培养学生分析问题和解决问题的能力。 展开更多

关键词 圆柱绕流 实验教学 流体力学

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纵倾调整对三大主力船型航行性能的影响 被引量：2

15

作者 宋磊 童骏 孙江龙 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第2期18-22,48,共6页

以3艘典型海洋运输主力船型(13500TEU集装箱船、46000 t成品油轮和47500DWT散货船)为研究对象,分别讨论其在结构吃水、设计吃水、空载吃水3种装载工况下纵倾调整对航行所需主机功率的影响。采用试验的方法获取缩比模型阻力并换算至实船... 以3艘典型海洋运输主力船型(13500TEU集装箱船、46000 t成品油轮和47500DWT散货船)为研究对象,分别讨论其在结构吃水、设计吃水、空载吃水3种装载工况下纵倾调整对航行所需主机功率的影响。采用试验的方法获取缩比模型阻力并换算至实船主机功率,比较同一载重不同纵倾下主机功率相对平浮增减值。结果表明:三大主流船型纵倾姿态调整对主机功率影响显著,不同载重工况下将船舶调整至最佳纵倾工况主机功率有3%~4%的降低空间。基于最小航行阻力原则在实际运营时可将船舶调整至对应纵倾姿态。 展开更多

关键词 三大船型 纵倾调整 主机功率

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REGAL货船实尺度自航数值模拟 被引量：1

16

作者 刘曾 周柏胜 +2 位作者 宋磊 楼丹平 童骏 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第1期7-11,共5页

以REGAL货船为研究对象,利用CFD软件STAR-CCM+对其进行实尺度自航数值计算,求解分析船体和螺旋桨周围粘性流场,将船体阻力、螺旋桨推力与扭矩计算结果与劳氏船级社的海上试验测量结果进行比较,计算结果阻力最大误差为4.5%,推力和扭矩最... 以REGAL货船为研究对象,利用CFD软件STAR-CCM+对其进行实尺度自航数值计算,求解分析船体和螺旋桨周围粘性流场,将船体阻力、螺旋桨推力与扭矩计算结果与劳氏船级社的海上试验测量结果进行比较,计算结果阻力最大误差为4.5%,推力和扭矩最大误差分别为8.6%与2.7%。研究结果表明,实尺度自航数值模拟在一定范围内具备可行性,计算过程可为相关工程应用提供参考。 展开更多

关键词 实尺度 数值模拟 自航

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基于系统理论过程分析方法的无人艇航行安全性分析 被引量：5

17

作者 蔡国伟 安金鑫 杨少龙 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第11期4675-4681,共7页

近年来,水上交通正朝着无人化、自主化方向发展。水面无人艇是水上交通工具中尺度较小、自主化程度较高的一类。面对复杂的海洋环境,高度集成的无人艇难免由于组件交互失效、内外干扰等造成航行安全事故。在无人艇设计过程中提高其安全... 近年来,水上交通正朝着无人化、自主化方向发展。水面无人艇是水上交通工具中尺度较小、自主化程度较高的一类。面对复杂的海洋环境,高度集成的无人艇难免由于组件交互失效、内外干扰等造成航行安全事故。在无人艇设计过程中提高其安全性成为面向水上应用的无人艇研发的重要环节。为此,采用系统理论过程分析方法评估无人艇航行安全并给出安全优化对策。针对Pixhawk无人艇软硬件架构搭建事故致因模型。采用系统理论过程分析方法分析系统级危险、不安全控制行为及原因。最后,从三个方面提出了提高航行安全性的设计建议,从控制系统角度提高了Pixhawk无人艇航行安全设计能力。 展开更多

关键词 系统理论过程分析 水面无人艇 安全性 Pixhawk

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