水下多足滑翔机器人的水动力特性和滑翔性能

结合水下滑翔机的机动性和多足机器人的灵活性,研制兼具这2个特性的新型水下多足滑翔机器人.基于黏性流体理论,将多计算域法与滑移网格法高效结合,开展不同攻角和不同航速下的水动力数值计算研究,分析升阻力、升阻比和力矩与攻角、航速之间的变化规律,获得上浮和下潜时对应的最优攻角.以拟合的水动力参数为条件推导运动方程,对水下多足滑翔机器人的滑翔性能进行研究,得到最大水平速度的滑翔状态运动参数.该研究可为水下多足滑翔机器人外形参数优化设计提供数据支撑,同时能指导姿态调节系统的设计.     

从设计师观点看船舶性能中的尺度和粗糙度效应

在没有产生势流分离时要确定船体尺度效应，通常对阻力和升力采用两种不同的计算方法。根据不同的雷诺数，可以基于模拟阻力中的粘性部分预报实船阻力。通常，同样傅汝德数的模型升力系数可作为实船的升力系数。文中提出的方法是以这样的概念为基础的，即升力产生是与边界层粘性影响有关。根据这个方法，在给定的傅汝德数和雷诺数的情况下，应用有粘性／非粘性关系的势流、边界层和尾流计算可确定尺度效应。由于采用了特殊的速度分布     

Influence of seabed sand wave on hydrodynamic performance of submersible北大核心CSCD

[目的]研究潜器在海底沙波地形干扰下的水动力特性。[方法]基于计算流体力学(CFD)方法,使用STAR-CCM+软件并结合重叠网格方法对潜器经过海底沙波的过程进行模拟,计算潜器阻力系数和升力系数在此过程中的变化。[结果]结果表明,当潜器近海底航行时,沙波地形会对潜器产生一定的干扰,当艏部运动至波峰附近时,负升力出现最大值,当艉部运动至波峰附近时,阻力出现最大值;在不同航速下,潜器表面压力分布规律的不同会导致升力系数的变化规律不同;随着近海底距离的减小,海底沙波对潜器阻力和升力变化影响显著,当H/D>5时,海底沙波对潜器阻力和升力的影响可以忽略。[结论]所做研究可为潜器的安全及操纵性能提供一定的参考。     

GPS天线线型对AUV阻力和尾流场的影响

靠近艉部的GPS天线线型对AUV的阻力以及桨盘面处的伴流品质有直接影响。高品质的伴流场能有效地降低噪声并提高水动力性能。为了获得最优的GPS天线线型,以某自主式水下机器人(AUV)为母型,采用ICEM-CFD、Fluent等CFD软件,结合RANS方法和SSTκ-ω模型对搭载不同线型GPS天线的AUV进行数值计算。研究结果表明GPS天线设计前倾角可以有效降低天线的阻力,从而降低AUV受到的整体阻力。具有一定前倾角和尾端曲线的GPS天线有利于改善AUV尾部伴流特性,减小桨盘面伴流速度的不均匀度。     

潜艇围壳舵和首舵水动力性能比较

安装在潜艇上的首部水平舵位置对于潜艇在垂直方向的稳定性以及操纵性具有重大意义.本文首先通过Fluent 14.0计算Suboff模型的阻力以及DTMB舵型的升、阻力,仿真结果与实验结果吻合较好.然后计算带围壳舵Suboff潜艇和带首舵Suboff潜艇的阻力、升力特性,并比较了潜艇带首舵和围壳舵的升阻力特性差异,以及对艇体表面压力分布和尾部流场的影响.计算结果显示,相同舵角下,围壳舵和首舵阻力相差不大,围壳舵升力比首舵升力大.相同舵角下,潜艇总阻力相差不大,带首舵潜艇总升力、总力矩比带围壳舵潜艇总升力、总力矩大.围壳舵舵角的变化对艇体表面的压力变化影响相对首舵来说较小.围壳舵和首舵在较大舵角下,都会对尾水平舵产生显著影响.     

水下爆炸及随机外力下破损舰船的倾覆概率分析

探讨了水下爆炸载荷和随机风浪联合作用下破损舰船的运动及其倾覆概率的计算.将爆炸载荷作用及平均风扰动力矩处理为定常横倾力矩,建立了爆炸载荷和随机风浪中舰船运动的非线性微分方程.结合扩维技巧,将横摇方程转化为五维Ito随机微分方程,应用Gauss-Legendre路径积分法给出随机扰动为白噪声时横摇角度的概率密度函数随时间的演变,按照现有的倾覆准则给出预报一定装药量下舰船倾覆概率的表达式.通过算例,计算了破损舰船不同装药量下不同时刻的倾覆概率,分析不同装药量对倾覆概率的影响.研究表明,此方法简便可行,并能在数量上预报破损舰船在水下爆炸及随机风浪下的倾覆概率,为进一步研究舰船倾覆及稳性横准提供有益的参考.     

基于STAR-CCM+的潜艇周围复杂流场数值模拟

为研究潜艇周围复杂的流场分布,本文基于STAR-CCM+软件平台,结合SST k-?模型,通过求解Navier-Stokes方程,分别对均匀来流以及非均匀来流这两种来流方式下潜艇做直航运动以及斜航运动这四种工况下的周围流场进行数值模拟.首先计算了均匀来流下潜艇做直航运动时不同航速下的阻力以及表面不同位置处压力系数及摩擦阻力系数分布,与实验结果符合良好.接下来对四种工况下潜艇周围流场中的漩涡分布,尤其对位于指挥台围壳与尾翼这些附体附近区域的漩涡分布进行了分析,同时还计算了非均匀来流情况不同速度分布形式下潜艇的受力以及力矩,为潜艇平台回收AUV时路线选择提供参考.     

水下滑翔机沿纵剖面滑行时水动力特性计算与分析

通过自编软件,采用结构化网格和有限体积法,对水下滑翔机以不同攻角直航时的流场动力学特征进行了数值计算,得到了水下滑翔机在不同攻角时的速度分布和压力分布。分析了升力系数、阻力系数和力矩系数随攻角的变化规律,提出了有效控制滑行姿态的方案;分析了以不同最大攻角滑行时滑行路径和滑行效率,提出了最佳滑行攻角。     

基于STAR-CCM+的潜艇无动力低速下潜受力仿真

本文以SUBOFF AFF-8全附体潜艇模型为研究对象,对微型潜艇在执行特种任务时以3种速度、8种纵倾角姿态的组合做下潜运动的受力进行仿真。通过改变不同来流速度以模拟潜艇在不同速度下的稳态下潜,得到潜艇8种姿态下以不同速度的阻力和纵倾力矩,从而给潜艇下潜时调节首、尾压载保持受力平衡提供依据;同时进行潜艇在水下直航状态的垂向力系数和纵倾力矩系数仿真验证,结果与试验值对比误差较小。     

基于STAR-CCM+的潜艇无动力低速下潜受力仿真

本文以SUBOFF AFF-8全附体潜艇模型为研究对象,对微型潜艇在执行特种任务时以3种速度、8种纵倾角姿态的组合做下潜运动的受力进行仿真。通过改变不同来流速度以模拟潜艇在不同速度下的稳态下潜,得到潜艇8种姿态下以不同速度的阻力和纵倾力矩,从而给潜艇下潜时调节首、尾压载保持受力平衡提供依据;同时进行潜艇在水下直航状态的垂向力系数和纵倾力矩系数仿真验证,结果与试验值对比误差较小。     

论常数变易法求解微分方程

常微分方程具有一般数学的特点:抽象性、严密性,又具有本身的特点,即与工程技术紧密相连,实用性强.而常数变易法是解线性微分方程行之有效的一种方法。     

Experimental uncertainty of a physical model of a tanker moored to a terminal in a port

This paper presents the uncertainty modelling of experimental results for a physical model of a tanker moored to a terminal inside a port. The physical model was built for an oil terminal at the port of Leixões in Portugal. The model incorporates the new modified port layout, as well as a future 300 m extension of the port outer north breakwater to enhance operational conditions. The physical model tests were performed on a scale of 1:80 in the Portuguese Civil Engineering Laboratory (LNEC). A generic mooring system of four mooring lines and two fenders is simulated using a nonlinear spring system. Decay tests are carried out to evaluate the natural periods of the moored model. Then, tests are carried out for the moored model in waves. The major aim of the experimental study is to obtain novel results for the wave elevation and direction at various locations inside the port, the ship motions at six degrees of freedom, and loads on mooring lines and fenders including the modified port layout. As the physical model measurements are subjected to different types of uncertainties, a systematic uncertainty analysis is carried out here, following ITTC guidelines and recommendations, to quantify all possible sources of uncertainties. The results are discussed, and several conclusions are reached. Based on the experimental results, the presented physical model study may replicate the results for waves and motions with uncertainties less than 9% of the significant amplitudes. The assessment of the applied nonlinear spring model reveals load predictions on the moorings, with uncertainties less than 4% of the maximum mooring loads.     

电缆燃烧性能的实验与仿真研究

在剖析电缆火灾原因的基础上,利用实验方法对阻燃电缆的阻燃性能进行了研究,得出了其在火焰中具有良好的抗火能力;之后利用破坏性实验进一步证明了阻燃电缆的良好抗火性能;然后利用FDS火灾模拟软件对无电缆参与的火灾和有电缆参与的火灾进行了仿真研究,得出了电缆在火灾中是否被引燃主要取决于是否与火焰直接接触的结论;最后,建议人们在电缆防火设计时,重点关注那些容易接触火焰的电缆。     

船用柴油发电机模拟机的设计

柴油发电机是舰船上重要的电源装置,它的性能直接影响到船上的电力系统性能。本文以某船用12相、8极柴油发电机为原型,详细阐述了其模拟机的设计方法。其模拟机的研制,对船上电力系统动态模拟和研究、船用柴油发电机的设计和研制提供了新的手段。     

Characteristics of a bubble jet near a vertical wall

A numerical model of a coupled bubble jet and wall was built on the assumption of potential flow and calculated by the boundary integral method. A three-dimensional computing program was then developed. Starting with the basic phenomenon of the interaction between a bubble and a wall, the dynamics of bubbles near rigid walls were studied systematically with the program. Calculated results agreed well with experimental results. The relationship between the Bjerknes effect of a wall and characteristic parameters was then studied and the calculated results of various cases were compared and discussed with the Blake criterion based on the Kelvin-impulse theory. Our analyses show that the angle of the jet＇s direction and the pressure on the rigid wall have a close relationship with collapse force and the bubble＇s characteristic parameters. From this, the application range of Blake criterion can be determined. This paper aims to provide a basis for future research on the dynamics of bubbles near a wall.     

麦哲伦:英雄还是海盗

麦哲伦(Magellan，Ferdinand)，葡萄牙著名航海家和探险家．先后为葡萄牙(1505～1512)和西班牙(1519—1521)作航海探险。5个多世纪以来，人们对麦哲伦崇拜得很，都把他看作是世界英雄，因为他是第一个完成环球航行的航海家。这一创举实际上以无可争辩的事实证明了地圆说。从这个意义上讲，麦哲伦的确是     

高低型双涡流室双缩口燃烧室的排放特性

为优化某船用柴油机的燃烧室的"油-气-室"匹配,降低有害物排放,运用AVL Fire对原型燃烧室改用不同燃烧室进行额定工况模拟.结果表明,高低型双涡流室双缩口燃烧室能在上涡流室形成"飞轮效应",相对于原型燃烧室,不仅能增加功率,而且能降低Nox和SOOT的排放.对高低型双涡流室双缩口燃烧室设置不同的高低涡流室的半径比r/R和喷油夹角进行计算.结果表明:随着r/R从0.3增加到1.3,Nox和SOOT的排放量均先减少后增多;当r/R为0.7时,Nox和SOOT的排放量均最少.当喷油夹角为140°～165°时,随着喷油夹角的增大,Nox的排放量先减少后增加,随后再减少,最后又升高;SOOT排放量先减小后增大,随后再减小.     

名筆，男人的珠宝

没有人可以反驳，笔和手表是男人的珠宝。如果你不屑一顾地说：现在哪还有人用笔呢？那么我们也只能同样不屑一顾地对你说：对不起，你一定不是个足够成功而且有品位的男人，所以无法理解名笔对于成功男人的重要性。     

Study of a simple sensor for stress history measurements of a structural member using a piezoelectric element

This paper describes a stress sensor using a piezoelectric element which was developed to monitor features of the stress history of a structural member. The sensor is 90 mm long, 60 mm wide, and 25 mm thick. A stress-level meter can turn on and off different colored light-emitting diodes (LED) according to the changes in a stress level. A stress-level cross counter can display the number of cycles which exceeds a specified stress level during a monitoring period. The sensor is bonded onto a structural member using an adhesive agent. In order to see the performance of the prototype sensor, experiments were carried out using a fatigue-testing machine. The sensor was bonded onto a smooth specimen and multiple repeated stresses were applied to that specimen. There were three main findings. (1) The sensor can operate under a stress range from −150 MPa to 150 MPa, and a frequency from 0.05 Hz to 5 Hz. (2) The stress-level meter can turn the lights of the LED on and off accurately under any stress amplitude and frequency. (3) When the stress frequency is 1 Hz or less, the stress-level cross counter can count accurately the number of cycles which exceed the predetermined stress levels. Received: February 25, 2000 / Accepted: April 11, 2000