基于弹道仿真的鱼雷性能优化方法

基于仿真的总体性能优化设计是当前复杂机电产品总体设计的新方法。鱼雷总体性能设计中涉及的学科和参数众多,为提高其打击效果,应将这些参数合理匹配。该文提出了基于弹道仿真的鱼雷总体性能优化设计方法,建立了其全弹道模型,编制了完整的弹道仿真lib库,并以弹道设计中的部分参数为例采用遗传算法进行了匹配优化测试。结果表明,该性能优化方法切实有效,可推广应用于鱼雷总体性能更多参数的优化设计中。     

对转螺旋桨设计参数优化

螺旋桨设计的目的是在给定条件下,求出最佳推进效率ηD,从而使航行器在最小推进功率情况下,达到设计航速。通过优化对转螺旋桨参数,使对转螺旋桨的推进效率、噪声性能和空泡性能等有较大的改善。本文把对转螺旋桨的参数优化问题归结为3个参数（进速系数J,盘面比Ae/Ao,螺距比P／D）的非线性约束优化问题,通过建立合适的数学模型,运用复合形法进行优化,可以获得较好的对转螺旋桨参数优化结果。     

iSIGHT在鱼雷线形优化设计中的应用研究

寻找最优设计方案是鱼雷设计的重中之重,针对目前鱼雷优化设计领域还没有一套公认的优化设计方法这一现状,提出了一套基于iSIGHT的工程设计优化方法,将这款商业软件应用于鱼雷线形优化设计中,采用了模拟退火算法+连续二次规划法的优化策略,集成流体分析软件Fluent对雷体线形的流体参数进行了计算,并与传统优化方法结果相比较,结果表明,基于iSIGHT的优化设计方法在鱼雷线形优化设计中是可行的,能够得到令设计人员满意的鱼雷线形优化方案.     

基于APDL的鱼雷壳体结构参数化建模

鱼雷壳体建模在鱼雷设计过程中是非常重要的一环。传统的鱼雷壳体建模方法仅利用CAD绘图软件通过GUI进行建模,一旦有个别参数改变,设计人员就必须重新建模,严重浪费了设计资源。该文提出了一种基于ANSYS参数化设计语言（APDL）的鱼雷壳体参数化建模方法,只需改变几个设计参数即可使计算机重新自动进行建模,既大量节省设计资源,又有利于后期的鱼雷壳体优化。     

水下对转螺旋桨空化线谱频率预报与数值模拟

水下高速目标对转螺旋桨常工作在空化状态,其噪声线谱由前后桨相互作用及前后桨 与船舶尾流场的相互作用引起。通过Goldstein 的声相似方程,将空泡看作螺旋桨的一部分,对空 化条件下水下对转螺旋桨的线谱频率进行了理论预报。推导出了远场条件下单极子源性质的声源 所产生的声压表达式,得到了其线谱预报频率。利用Schnerr-sauer 空化模型及RNG k-着湍流模型, 并采用动网格模型对对转螺旋桨进行空化数值模拟。结果表明:预报的DTMB4381 螺旋桨空泡形 态与公开发表实验及数值模拟结果吻合度较好。利用该方法得到的对转螺旋桨空化线谱频率与理 论预报结果完全吻合。     

主动声尾流自导鱼雷导引弹道分析计算

主动声尾流自导鱼雷导引弹道的优化是在保证目标命中概率的前提下尽可能地降低鱼雷航程损失，提高鱼雷跟踪目标的相对速度以缩短攻击时间的一项关键技术。本文对三波束尾流自导导引方法进行了研究，分析了鱼雷首入尾流、首出尾流和再入尾流3个阶段弹道设计的目的、航向调整的模式以及关键参数的确定方法，给出了表述弹道优化效果的参数及其计算公式，并进行了数值计算，结果表明，在尾流内外对弹道所采取的调整方法能保证鱼雷航程损失较小，并可靠跟踪目标，可供主动声尾流自导鱼雷弹道优化设计参考。     

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。     

鱼雷头部外形的优化设计方法

从鱼雷系统性能对鱼雷构型的要求出发，考虑鱼雷的战技要求，给出鱼雷头部外形的优化设计方法。     

鱼雷装载可靠性试验优化设计

鱼雷装载可靠度是鱼雷可靠性评定中的重要指标,在分析鱼雷装载试验的特点和试验数据结构的基础上,给出了无约束条件下的鱼雷装载可靠性试验的优化设计,并针对鱼雷装载试验的实际约束条件,给出了鱼雷装载试验的动态调整优化设计,该试验设计提高了鱼雷装载可靠性评估的精度,实例表明,该优化设计使用灵活,便于工程应用。     

基于iSIGHT的鱼雷摆盘发动机活塞多学科设计优化

为进一步对鱼雷摆盘发动机活塞进行优化设计,综合考虑其温度、结构及强度,基于多学科可行性法（MDF）建立了摆盘发动机活塞的多学科设计优化（MDO）模型,并使用UG和ANSYS进行温度场和强度学科设计与分析。给出了活塞多学科设计优化分析仿真流程,并基于iSIGHT集成UG和ANSYS建立其多学科设计优化平台,通过二次开发实现了参数输入、输出、更新及软件间数据交流。经优化的活塞质量较原来降低了21.81%,最高温度降低了55℃,第1环槽温度降低了29℃,最大应力降低了10 MPa。仿真结果表明,活塞轻量化的MDO可有效处理热-结构耦合因素,在降低活塞质量的同时改善了温度及应力特性,提高了设计优化效率。     

大侧斜对转桨水动力及线谱噪声特性分析

对转螺旋桨的噪声是水下航行器的强噪声源之一,低噪声螺旋桨设计可以通过适当增加螺旋桨叶片数和采用叶片侧斜等方式实现,而对其流体动力及线谱噪声特性进行分析是判定设计优劣的一项重要依据。对于水动力特性计算,基于不可压缩流体雷诺时均方程和RSM湍流模型,多旋转区域耦合问题采用滑移网格进行处理,仿真计算得到普通对转桨和大侧斜对转桨的推力、扭矩、航速及效率等相关参数信息。对于线谱噪声特性,采用时域耦合方法进行求解,声场计算模型基于广义K-WH方程,计算得到了两型螺旋桨的线谱噪声特性。通过对比分析,大侧斜对转桨的水动力特性及线谱噪声特性优于普通对转桨,达到低噪声螺旋桨设计的目的。     

对转螺旋桨测速仪的设计与实现

针对水下航行器对转螺旋桨的转速测量,分析了测速仪的功能和性能要求,采用C8051F020单片机、双探头霍尔传感器、双色数码管、鉴相电路、嗡鸣器等搭建了硬件电路,具有计数与中断功能,并留有RS-485接口和JTAG编程接口。为了提高测量精度利用变M/T法测量转速,给出了主程序和中断处理程序流程,实现了转速测量、正反转识别、显示、报警等功能,试验结果表明,所设计的测速仪能够完成总体要求的所有功能。     

Torpedo Overall Multidisciplinary Design Based on Collaborative Optimization

A torpedo multidisciplinary design optimization （MDO） based on the collaborative optimization is proposed. Through decomposition and coordination, some problems in torpedo design such as multidisciplinary coupling, large data volume and complex data relationships can be solved. Taking aim at some complex problems in the torpedo design, such as computation in multidisciplinary design, organization, modeling and information exchange, the collaborative optimization methods based on approximate technology are presented. An example to increase the torpedo range is also given. It demonstrates that the method can converge quickly, has higher reliability and smaller data throughput, and is a very effective MDO method.     

基于广义随机Petri网的鱼雷系统级测试性参数确定方法

在装备论证阶段,提出科学合理的测试性指标要求,可以有效指导测试性设计。目前鱼雷武器系统还缺乏有效的测试性参数定量分析方法,在综合比较现有各种测试性需求分析模型的基础上,提出了一种基于广义随机Petri网的测试性建模方法。通过构建鱼雷武器系统基层级维修保障流程的广义随机Petri网模型,得到状态可达图,并利用同构法,求解了测试性参数与可用度之间的关系;以可用度和平均故障修复时间为设计指标,对国外某型鱼雷的测试性参数进行了求解,并利用Petri网 建模工具PIPE4.3.0软件进行了仿真分析,验证了模型和算法的有效性。     

基于变量燃料泵的无级变速活塞式发动机性能研究

对于开式循环热动力推进系统实施转速闭环控制是提高武器效能的方法之一。本文从热动力推进系统发展无级变速的必要性、可实现性以及安全特性的角度出发,提出了基于变量燃料泵的活塞式发动机无级变速转速闭环控制技术方案,变量燃料泵可满足在任意指令工况（变速、变深）的流量要求,发动机控制单元（ECU）采用变结构控制律可实现无级变速及稳定工况的控制精度。仿真结果表明,基于变量燃料泵的转速闭环控制系统可以满足活塞式发动机的性能要求,说明无级变速技术热动力推进系统应用在鱼雷中是可行的。     

法国尾流自导仿真和对抗研究评述

为了开发尾流自导及其对抗技术，法国DCN船舶制造集团公司已对舰船尾流进行了15年的研究。该文介绍了他们在水面舰船尾流建模、海上实验和测量研究以及尾流自导鱼雷模拟和对抗等方面的研究概况。基于对尾流4种形式：泡沫尾流、波浪尾流、压力尾流以及速度尾流的认识，采用了简化的尾流空间几何模型，模型中考虑了海况对尾流形态的影响，其仿真软件综合考虑了多艘舰船在尾流中的交叉穿越，尾流参变模型的深度和宽度随时间、速度和船型的变化以及鱼雷自导头采用多波束等因素。比较分析了目前采用的一些对抗方法的优劣，提出了硬摧毁是未来对抗尾流自导鱼雷的主要途径。     

基于鱼雷壳体强度及稳定性的结构可靠性分析

针对现有结构设计安全系数方法的弊端,将可靠性设计理念引入鱼雷结构设计领域。结合经典壳体理论计算方法与二次二阶矩法,确定了基于理论公式的壳体结构可靠性安全裕度方程及其求解方法,利用ANSYS软件的概率设计（PDS）模块从有限元角度对壳体结构可靠性进行计算,计算结果验证了该方法的准确性。以上2种方法的引入可搭建连接鱼雷壳体结构设计与鱼雷产品可靠性设计之间的理论桥梁。     

线导鱼雷靶场散布试验鉴定方法

鱼雷靶场散布是线导鱼雷作战能力的重要指标,也是线导鱼雷试验鉴定的重要内容.分析了线导鱼雷导引过程中产生鱼雷散布的原因,建立了雷位误差和深度误差数学模型,应用试验设计理论确定了试验项目与试验样本,并通过对影响线导鱼雷靶场散布主要因素的分析,确定了试验方案设计原则,提出了试验评定方法.该方法为制定线导鱼雷靶场散布试验鉴定和方案设计提供了理论依据,也可为线导鱼雷作战仿真及作战效能评估提供参考.