基于FLUENT的五体船静水中水动力特性数值模拟

采用目前广泛应用的计算流体力学软件FLUENT,研究了对应侧体不同横向位置时高速五体船在静水中的水动力特性.通过计算给出了3种不同附体与主体中心距的五体船模在同一航速下的阻力系数,压力分布和自由液面波形等,并分析了附体位置对总阻力的影响.研究表明:将FLUENT软件应用于考虑自由表面的多体船水动力数值模拟和计算中是可行的,为进一步使用FLUENT软件研究多体船的水动力性能提供了依据和参考.     

潜艇垂直面分离型数学模型及其干扰因子分析

潜艇垂直面分离型操纵运动数学模型是以艇体(H)、螺旋桨(P)、艉附体(R)和围壳舵(B)各自单独的水动力性能为基础,再加上H、P、R、B相互之间的流体动力干扰组成.该模型便于处理实艇和模型的相互关系(如模型舵失速问题的修正等),也有利于了解艇体、螺旋桨和附体对水动力的贡献,同时还便于积累资料和迅速估计设计方案的局部修改带来的潜艇操纵性能的变化,对于工程设计、计算有其独特的优势.潜艇垂直面分离型操纵运动数学的建立关键在于确定干扰系数,模型干扰系数可分为三类,第一类是艇体对附体的干扰系数:γB、ιB、γR、和ιR;第二类干扰系数为附体对艇体水动力的干扰:tB、aB、tR和aR;第三类为螺旋桨对水动力影响κ.文中介绍了干扰系数的确定方法,以及模型与实艇干扰系数换算关系.     

潜体水动力系数计算研究综述

水动力系数计算是研究潜体操纵性的基础,随着潜艇、潜水器等的迅猛发展,日益成为国内外学者关注的热点。为了更好地对其进行研究和学习,对近年来国内外潜体水动力系数计算的研究结果进行综述。对模型试验、数值计算、理论计算3种求取潜体水动力系数方法的研究成果进行汇总,结合具体算例采用数值计算方法获得航行器的水动力系数,总结不同计算方法的优缺点,汇总重要的定性研究结论,提出需要进一步研究的问题。     

全附体尾流作用下螺旋桨布局对其水动力性能的影响

为了研究全附体尾流作用下多桨船尾部螺旋桨布局对其水动力性能的影响,本文以某四桨船舶为研究对象,对船体、螺旋桨以及舵、轴支架、轴包套、呆木等附体进行整体建模,通过改变船后螺旋桨的相对位置,采用CFD软件计算得到了在全附体尾流作用下不同的螺旋桨布局对螺旋桨水动力性能方面的影响差异。结果表明,外前桨的纵向移动对于前后桨的效率影响不大;外前桨的横向移动对内后桨的水动力性能影响较大,当前后桨横向距离为1倍螺旋桨直径时,内后桨的推力系数最大增加8.9%,扭矩系数最大增加5.9%,船后效率最大增加2.8%。计算结果对于工程应用具有一定的参考价值。     

3D Trajectory Tracking Control Platform Design for Deep Sea Open-framed Remotely Operated Vehicle based on Hydrodynamics Test

由于深海潜水器的高研发成本和海洋环境的复杂性,文章设计并开发了一个深海潜水器近海底三维轨迹跟踪控制仿真平台,仿真平台主要包括海图数据处理、海底环境生成、水下机器人建模、轨迹跟踪仿真四个主要模块.建造了1:1.6的ROV缩尺比模型,通过VPMM和LAHPMM进行了模型水动力试验,获得了相关的水动力系数,并根据潜水器的结构布置特征,建立了5自由度的潜水器运动数学模型.在Windows操作系统VC++6.0集成环境下,通过OpenGL图形开发库,搭建了该仿真平台,并进行了初步调试,获得了比较理想的模拟效果.     

基于改进的LS-SVM的潜水器拘束模试验分析方法

本文以最小二乘支持向量机为基础,将增量法和滑动窗口法相结合,建立适用于分析处理大样本数据的方法。采用该方法对某潜水器拘束模斜航试验和纯横荡试验进行了分析,获取了可以反映潜水器横向力、转首力矩的数学模型中的水动力系数,并利用构建的数学模型,预报多种工况下的潜水器所受到的水动力。通过比较预报结果和试验结果,证明了该方法的有效性。     

潜水器水动力变化特性分析

潜水器在水下受到复杂水动力因素的影响,在运动过程中,动力机组输出的动力呈动态值波动。为了潜水器更好地准确控制输出动力,本文提出潜水器水动力变化特性分析。首先,通过对潜水器动力部分在水下运行参数的分析得到动力修正参数,从而完成对水动力机械推进硬件的参数优化重组;同时,对潜水器控制器的水动力逻辑算法进行算法替换优化,引入水动力推进参数差速转换控制算法,利用水动力学对螺旋桨推进力进行差速关联计算,使其参数与动力马达转速构成关联参数,使潜水器的航行轨迹与姿态控制更符合水动力学;最后,通过仿真实验,对优化数据进行仿真建模验证,证明优化方案的可行性与有效性。     

潜艇操纵水动力小波神经网络预报方法研究

针对潜艇操纵性优化设计中水动力系数预报问题,在潜艇水动力预报中引入艇体肥瘦指数概念,确定了潜艇艇体几何描述的五参数模型。提出采用小波神经网络方法预报潜艇水动力,确定了神经网络的结构,利用均匀试验设计方法,设计了神经网络的学习样本。在验证CFD预报艇体水动力有效的基础上,完成了样本水动力系数的CFD计算;通过对样本进行学习,完成了潜艇艇体操纵性水动力系数小波神经网络预报。研究结果表明,只要确定适当的输入参数,选择适当的学习样本和网络结构,利用小波神经网络方法对潜艇水动力进行预报可以达到较高的精度。     

球形底栖潜水器概念设计研究

提出了一种能长期在深海自主机动的底栖型潜水器(UBV)概念。有别于传统的水下航行器,底栖型潜水器采用嵌套球体作为基本构型,在球体左右两侧设置流线型观测附体。该潜水器可依靠内部机构改变其重心位置,驱动潜水器在海底连续滚进,还可实现在水中的直航、转向和潜浮,提高了海底环境监测和海床监控能力。     

迎浪状态下三体船垂荡和纵摇运动参数

运用基于势流理论的三维频域格林函数方法对三体船的垂荡、纵摇运动进行参数研究,讨论三体船附体位置对垂荡、纵摇运动的影响。将计算结果与实验结果进行对比,比较结果表明数值计算是可靠的。设计了十二种不同附体位置配置方案,并计算出各个方案在三个航速下的垂荡和纵摇频率响应函数曲线。计算结果表明:(1)航速对三体船的垂荡、纵摇运动影响剧烈,随着航速提高,运动幅值增加明显;(2)当三体船的航速为零时,附体位置对垂荡、纵摇的影响不明显,随着三体船航速的增加,附体位置对垂荡、纵摇影响也随之变大;(3)附体纵向位置变化对垂荡、纵摇的影响要大于其横向位置变化的影响。