基于CFD的UUV外挂鱼雷位置分析

为确定无人水下航行器（UUV）外挂鱼雷的最佳位置,该文首先利用UUV外挂鱼雷后的水下稳性计算,初步确定鱼雷的外挂位置,然后采用FLUENT软件计算了鱼雷不同外挂位置对整体流体动力参数的影响,根据选定的UUV最终确定其外挂鱼雷的最佳位置为UUV底端两侧,并利用SIMULINK建立空间运动性能仿真模型,对外挂位置进行了动态运动性能的仿真计算,进一步验证了最佳外挂位置的计算结果。     

无人水下航行器外挂鱼雷稳定性判断

为分析外挂鱼雷武器后无人水下航行器的稳定性,首先确定了鱼雷的外挂位置,建立了无人水下航行器外挂鱼雷的运动模型,并将模型简化为纵向运动和横向-横滚运动.在详细分析了鱼雷对无人水下航行器作用力的基础上,建立了扰动方程并进行了拉氏变化,根据稳定性判据获得了无人水下航行器外挂鱼雷稳定性判断的条件.     

UUV自航发射鱼雷过程仿真

无人水下航行器(UUV)外挂鱼雷具有重要的战术价值.由于UUV体积小、质量轻,自航发射鱼雷时运动状态会发生改变.为了定量分析这种变化以验证发射的可靠性,建立了UUV自航发射鱼雷的运动模型,根据此模型利用FLUENT对发射过程进行了仿真.仿真结果表明,UUV发射鱼雷时运动状态会发生一定的变化,但采用自航发射仍然具有可行性.同时得出鱼雷脱离发射导轨时的运动参数,为精确计算鱼雷的外弹道提供了依据.     

扑翼滑翔UUV流体动力布局设计

针对以往无人水下航行器（UUV）流体动力布局设计只对扑翼的安装位置进行研究,本文将水下仿生扑翼UUV和水下滑翔机（AUG）两者优点集于一体,提出了一种新型扑翼滑翔UUV。通过分析海龟运动和航行器前、后端扑翼的用途,归纳了大升阻比、低阻力的流体动力布局设计准则,利用计算流体力学（CFD）的方法对前端扑翼的4种安装位置和3种翻转角设计分别进行了数值仿真。仿真结果表明,当前端扑翼选用安装位置取距UUV主体外壳最前端纵向长度为整个纵向长度的30%和翻转角为10o时,该扑翼滑翔UUV具有较优的大升阻比、低阻力的流体动力性能,所得结果为进一步研究该UUV的总体设计提供了理论参考。     

无人水下航行器发射鱼雷初始弹道分析

为分析鱼雷从无人水下航行器发射后的航行安全性,建立了鱼雷发射后的初始弹道模型并进行了仿真,分析了鱼雷发射参数对初始弹道的影响,确定无人水下航行器发射某型鱼雷的合理参数,并进一步分析了初始弹道中鱼雷的航行姿态以确保结论的正确性.仿真结果表明在合理设置发射参数的前提下,鱼雷从无人航行器发射后初始弹道符合战场环境的要求,无人水下航行器发射鱼雷是完全可行的.     

水下驻留无人水下航行器驻留过程建模与仿真

针对水下驻留无人水下航行器（UUV）的运动特点,建立了大攻角下UUV运动仿真的六自由度数学模型,提出了一种驻留UUV辅助推进器的控制方法,并对UUV驻留过程中的下潜运动进行了仿真研究。具体分析了UUV下潜驻留运动中攻角、侧滑角、速度、俯仰角等参数的变化规律。仿真结果表明：航行器的轴向速度在阻力作用下逐步减小,趋近于0;在辅助推进器的作用下,UUV下潜速度被限定在安全范围内,导致UUV攻角逐步增大,直至接近90°;在前后2个辅助推进器的作用下,航行器的信仰角始终被控制在合理范围内,从而确保UUV具有良好的着陆姿态。     

水中智能武器发展趋势浅析

随着海军作战武器从鱼雷、水雷和深水炸弹到新型无人水下航行器(UUV)的发展,水中智能武器正在拓展新的研究方向。通过回顾传统水中武器的发展历程,详细阐述了国外UUV的发展趋势,并分析了水中智能武器的发展趋势。对比与空中智能武器的区别,探讨了水中智能武器在未来海战中需要研究的关键技术。     

基于自适应模拟退火法的UUV艏部线型优化设计

基于多目标空间的全局搜索理论,将无人水下航行器(UUV)艏部丰满度,流体动力与流噪声作为集成判定指标的综合一体化UUV艏部线型优化设计方法。建立了针对UUV艏部外形设计的一体化设计优化模型,结合经典粘流理论、CFD算法实现了集成优化设计,针对UUV外形优化设计要求,提出了复杂外形参数化和设计变量的选取原则,并对具体算例进行外形综合仿真优化设计。结果表明,基于自适应模拟退火法能够有效实现对UUV期望目标的一体化优化设计,在相互制约的多种目标函数所组成的目标域中获得最优解,优化后UUV艏部流体动力和声学性能都有较大提高。     

超空泡水下航行器空间运动建模与弹道仿真

在包含超空泡“时间延迟”效应的基础上,建立了超空泡水下航行器空间运动模型。模型中体现了机动条件下空泡中轴线相对航行器中轴线的偏移产生的流体动力及力矩。为考察该模型在强机动条件下的准确性,进行了弹道仿真分析。结果表明所建立的模型能够描述航行器机动运动的特性;同时表明在实施极限操舵模式时,舵角极限量是影响姿态角对舵角振荡特性的关键因素。该结论对超空泡水下航行器控制技术研究具有重要意义。     

基于Kane方法的波浪驱动水下航行器动力学模型建立

基于多体系统动力学理论,定义并选取适当的坐标系和广义坐标,对波浪驱动水下航行器多体系统进行运动学分析,得到各部分的速度和加速度;基于Kane方法进行动力学分析,计算各部分的偏速度和偏角速度,进而求得系统的广义主动力和广义惯性力。将系统的广义惯性力和广义主动力代入Kane方程中,得到波浪驱动水下航行器多体系统动力学模型。在受力分析中,不仅考虑了惯性力、惯性力矩、重力和浮力以及流体动力,还重点分析了波浪力和多体系统的附加质量力。对波浪驱动水下航行器进行了运动仿真,仿真结果显示航行器航行稳定,所建立的模型是有效的。     

无人水下航行器海底停驻流体动力特性分析

为了研究无人水下航行器(UUV)在海底停驻时水流侧向流过时的受力特性以及垂推对其的影响,采用计算流体力学（CFD）方法,用ANSYS ICEM对海底定点停驻UUV有、无垂推两种模型在距离海底不同距离以及海底不同倾角时的状况进行结构化网格划分,并利用CFX对其在不同水流速度下的流场进行了数值模拟,得到了其侧向力、升力随水流速度、距海底距离及海底倾角的变化曲线,并对计算结果进行了分析。最后,根据有、无垂推两种模型的受力仿真结果,分析了垂推对海底定点停驻UUV流体动力特性的影响。分析结果表明：侧向力受近壁面影响较小,而升力受其影响很大;侧向力和升力均随着水流速度的增大而迅速增大;侧向力随着海底倾角绝对值的增大总体呈减小的趋势,其升力则随着倾角的增大迅速增大;UUV有垂推时所受侧向力比无垂推时要大5%~15%,而升力则大数倍。     

UUV水下对接过程中非定常流体动力数值仿真

UUV水下对接回收过程中,回收装置和UUV之间存在非定常流体干扰现象。采用有限体积法和非结构动网格技术,运用SIMPLEC算法及k-ε湍流模型,在笛卡尔坐标系下对UUV水下对接过程进行数值模拟,并得到不同速度和攻角下,UUV流体动力随距离的变化规律及相应流场分布。通过UUV与远场实验值进行对比分析,验证了基于动网格技术的有限体积法在处理UUV水下对接过程中流体干扰问题的可行性。     

基于BTT控制的无人水下航行器动力学模型

针对传统采用侧滑转弯（STT）控制技术的无人水下航行器（uuv）快速机动时由于侧滑产生较大诱导力矩及其自动驾驶仪三通道间产生较强的耦合而降低其控制系统稳定性的问题,提出了采用倾斜转弯（BTT）控制技术的改进方法。根据UUV的航行动力学模型与倾斜转弯控制的特点,对UUV空间动力学方程进行了必要的简化,得到了基于BTT控制技术的UUV动力学模型,并从自动驾驶仪设计的简便性出发,提出了利用其法向过载作为状态变量的全状态可测量数学模型,为进一步设计基于BTT控制技术的UUV控制系统提供参考。     

弹箭在直升机旋翼下洗流场作用下运动规律研究

本文详细分析了弹箭在直升机旋翼下洗流场作用下所受的力及力矩，推导并获得了各力及力矩的表达式，在此基础上建立了弹箭在直升机旋翼下洗流场作用下的数理模型。通过数值仿真获得了弹箭在该下洗流场作用下的运动规律以及部分参数对弹箭运动的影响规律。研究结果为弹箭的弹道控制与修改提供了依据，具有重要意义。     

变速鱼雷推进器动态模型理论研究

传统鱼雷推进器静态模型已无法满足变速鱼雷的建模需要，为了解决这一问题，在国内外学者研究的基础上，运用流体动力学方法，建立了鱼雷推进器比较精确的动态模型。该模型是以推进器来流速度和螺旋桨转速为状态变量，以电机施加转矩为输入，螺旋桨推力和转矩为输出的。     

空投 UUV 入水冲击仿真研究

空投布放的水下航行器在入水冲击初期会遭受巨大的冲击载荷,可能对壳体结构和携带的仪器设备造成很大的危害。掌握 UUV 在不同工况入水时所受冲击力的情况,对研究空投 UUV 壳体强度设计和安全入水方法都有着非常重要的作用。建立了 UUV 入水有限元仿真模型,并利用 ANSYS ／LS-DYNA 对 UUV 在多种工况下入水时所受冲击力的情况进行计算。最后通过分析仿真结果数据得到几点有益的结论,为空投 UUV 安全入水提供有价值的参考。     

潜艇平行航向齐射两枚鱼雷时相对目标方位开角研究

舰艇对潜艇平行航向齐射两枚鱼雷的方位分辨能力对水声对抗指挥决策具有重要影响。在研究潜射自导鱼雷平行航向齐射组织方法的基础上,建立了潜艇齐射两枚鱼雷相对舰艇目标方位开角的数学模型,对不同对抗态势和战术条件下齐射两枚鱼雷相对舰艇开角大小及其影响因素进行了计算分析。结果表明：齐射两枚鱼雷相对目标方位开角与来袭鱼雷报警距离、鱼雷的齐射时间间隔、优化系数、鱼雷的自导性能等因素有关,在通常的战术条件下齐射两枚鱼雷相对目标的方位开角在3°~7°之间,现有舰艇声纳难以准确分辨出齐射的两枚鱼雷,通常只能按一批鱼雷目标进行报警和对抗。