吸力锚抢修平台气浮拖航影响因素分析

以海军吸力锚抢修平台为研究对象,通过MOSES对该结构在不同波高、波周期、吃水深度和系缆点位置的拖缆张力、锚内气压以及垂荡和纵摇运动进行了模拟分析,得到如下结论:随着波高的增加,其摇荡幅值和拖缆张力增大;在结构设计和实际拖航中必须通过合理的锚位布置以及航向、航速控制避开波能集中区;系缆点位置设置在吃水以下一定高度可以显著降低拖缆张力并提高拖航安全性。     

重心布置及漂角对空投气垫艇纵稳性影响分析

为了分析空投气垫艇在不同重心位置和漂角下的纵摇运动响应,利用STAR-CCM+平台的重叠网格技术对气垫艇在规则波中的水动力性能进行数值模拟。研究表明,重心和漂角的变化对空投气垫艇阻力性能和航行稳定性的影响十分敏感,试验中通过改变压块来调整气垫艇重心位置,在低速段即0.4r<0.8时,重心纵向位置前移与垂向位置上移将会导致阻力增加,而当其在高速段即F_r>0.8时,重心纵向位置前移和垂向位置下移将导致阻力减少,为了满足高速船舶性能,因此重心位置布置时宜适当前移。在0°<β<30°范围内,漂角越小,气垫艇受到波浪的激励作用愈加明显,纵摇运动响应幅值越大。优化重心布置方案、漂角等组合形式能够有效提升气垫艇的航行稳定性,综合分析可知该型气垫艇在重心位置靠近艏部且以一定小角度漂角高速航行时,纵向稳定性越高且兴波阻力性能最佳。     

风作用下缆船拖带非线性系统运动数值模拟

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖点位置匹配的方法,建立了拖船—拖缆—被拖船系统的非线性整体拖带动力学模型.为了考察被拖船航向稳定性与横向稳性的关系以及风载荷作用的影响,被拖船采用水平面四自由度运动方程,并引入了风的作用力和力矩.拖船采用PD控制方法较真实地模拟了拖船航向改变的运动过程.对一个拖船—拖缆—被拖船系统(5 000 t的拖船和3 000 t的被拖船)在时域内进行了风作用下拖带运动的模拟.计算结果表明,风力增大拖带航向稳定性降低,拖带航向稳定是横向稳的必要条件.数值计算结果归纳出判别被拖带船航向稳定性的极坐标图,该极坐标图表明顶风航行较顺风具有较强拖带航向稳定能力,但是拖带航向稳定性区域很小,而顺风和顺斜风拖带比顶斜风具有更大的拖带航向稳定性区域.     

基于LES的三维桅杆绕流的数值实验研究

以舰船棱柱形的全封闭桅杆为研究对象,利用计算流体力学软件ANSYS ICEMCFD和ANSYSCFX对模型进行数值实验。在雷诺数为5.74×105和7.66×105,桅杆的攻角从0°变化到90°,以15°为间隔的条件下,研究了表面倾斜且前后不对称的四边形棱柱状结构在均匀流场中所受的流体载荷。通过对桅杆绕流进行数值模拟,得到了漩涡发放随时间的变化规律;发现模型由于表面倾斜的原因,除了受到阻力和升力外,还受到垂直方向上的垂向力,这在以往的柱状结构中是没有的;同时分析了模型所受的定常力和脉动力系数随雷诺数和攻角的变化规律。     

旋转自稳定末敏子弹运动特性分析

为研究某型旋转自稳定末敏子弹运动特性,充分考虑末敏子弹的结构强非对称特点和其初始抛撒条件,引入动不平衡弹体模型,推导超大攻角条件下子弹的空间6自由度弹道方程,计算分析子弹的稳态扫描运动特性。结果表明:子弹体的质量分布非对称和初始抛撒角速度是子弹药实现稳态扫描运动的必要条件;子弹扫描频率只由抛撒角速度ω_(σ0)决定,且和ω_(σ0)正相关;初始俯仰角φ_(a0)≥0°时,扫描角整体呈增大趋势,初始俯仰角φ_(a0)0°时,扫描角整体变化趋势为先减小后增大;扫描面积与配重-全弹质量比、初始俯仰角、初始偏航角和初始角速度呈正相关,与均质圆柱体转动惯量比呈负相关。     

剪切来流条件下的涡生振荡机理的数值研究

将指数极坐标系建立在运动的圆柱上,推导了运动坐标中剪切来流条件下,涡生振荡的涡量-流函数守恒方程及其初始和边界条件,圆柱表面的水动力表达式以及圆柱振荡方程。对圆柱从静止开始振荡,到发展为稳定振荡状态进行了计算和讨论,描述了脱体涡街的发展过程,升阻力相图的连续变形和漂移,圆柱振荡和平衡位置的变化过程。并研究了涡生振荡终态随剪切度K的变化。结果表明,剪切来流给流场加入了背景涡,使圆柱的上涡增强而下涡减弱,流场的对称性被破坏。随着剪切度K的增大,涡街的倾斜程度增大,压力曲线的漂移量增大,由此导致升力的绝对值增大,圆柱的振幅增大且平衡位置向圆柱下侧的漂移也越大。     

旋成体射弹倾斜入水运动仿真

为了研究运动参数和弹头外形对弹体斜入水过程的影响规律,采用气液两相流体积分数和水汽空化模型,通过嵌套网格实现刚体三自由度运动学和动力学耦合,模拟了弹体以80～100 m/s速度倾斜入水开空泡阶段的运动过程。经文献实验验证,入水弹体速度与位移的误差为0～6%和-8%～0,转动角度误差为-6%～0。通过对入水速度和入水角度的多工况模拟研究,发现入水速度增大,弹体轴向冲击载荷增大,最大载荷与速度的平方呈线性关系,弹体速度非线性衰减率大;入水角增大,弹体转动角速率减小,运动稳定性强,速度衰减率不受入水角影响。与圆锥头部弹体相比,采用头部阶梯状修型后的弹体的平均速度衰减率、转动角速率和最大轴向冲击载荷分别降低到66.7%、40%和77.2%,显著提高了运动稳定性。     

SAR成像末制导交接班问题研究

将SAR成像末制导划分为4个阶段,建立了交接班问题的弹目几何模型,分析了交接班满足的2个条件,即目标被可靠检测和成像斜视角要求;设计了成像交接班转弯弹道,分析了导弹横向机动加速度和预置的成像前置角对交接班耗用时间的影响;采用三维制导律研究了SAR成像到前向打击的交接班,分析了SAR成像时间对总制导时间的影响.仿真结果表明,合理设置成像斜视角,提高聚束SAR成像的检测概率,增大交接班时导弹横向加速度,可有效提高成像交接班成功率;SAR成像时间越长,对目标识别越有利,同时也使末端攻击弹道曲率越大,SAR末制导总的攻击时间越长.     

横风中双层客车车辆的风荷载研究

数值模拟了在横向风的 ,不同来流攻角作用下 ,双层客车车辆单体、铁路 2 4米预应力T形简支梁桥单体、双层客车车辆 - 2 4米预应力T形简支梁桥组合体、以及在不同路堤高度上双层客车车辆的气动三分力系数。研究表明 ,双层客车车辆在桥梁、路堤上所受风荷载均比双层客车车辆单独存在时明显增大 ,因而在计算双层客车车辆所受横向风荷载时 ,应重视桥梁、路堤对此产生的影响     

倾转机翼/旋翼机过渡姿态规划分析

针对带有倾转机翼段的新构型倾转旋翼机复杂的倾转过渡变构型过程,提出一种基于动量叶素理论的高速段倾转走廊边界计算方法。通过低速时机翼失速限制和高速时旋翼可用功率限制建立倾转过渡走廊计算模型,对比了传统构型倾转旋翼机和倾转机翼/旋翼机的倾转过渡走廊差别。对2种构型倾转旋翼机倾转过渡状态下前飞速度、机身迎角、旋翼桨距角姿态进行了对比分析。结果表明：带有倾转机翼段的倾转机翼/旋翼机具有更狭窄的倾转走廊,在短舱角0°状态,倾转机翼段占1/3展长的旋翼机相较于传统构型倾转旋翼机,倾转速度边界从39～57 m/s缩减到41.7～51.2 m/s,倾转操纵难度加大;在大于45°短舱角的倾转前期,同样的前飞速度和短舱倾转角状态下,倾转机翼/旋翼机机身迎角降低约2°,旋翼桨距角增大1°～4°,随着倾转过渡的完成,2种构型倾转旋翼机姿态差异逐渐变小。     

拖缆强度校核的随机模拟方法

建立了拖缆的动态拉力模型,应用蒙特卡罗随机模拟方法对已知方案中的拖缆强度进行了校核.结果表明,分析其失效概率能够对拖缆选型给出直观的评价,有利于提高拖航的安全性.     

拖航安全性影响因素权值的确定方法

运用重要度排序指数法对拖航安全性影响因素的权重进行评价,对变权综合决策方法在舰船拖带中的应用进行了探讨.针对舰船拖带这一多目标决策问题建立了决策模型,对于影响拖带安全的主要指标的权重给出了相应的计算方法,并通过实例对拖带方案进行了评估,为舰船拖带的最优化评定提供了有效的解决途径.     

拖曳声纳鱼雷的航行动力学模型等价性研究

给出了拖曳声纳鱼雷的动力学仿真与控制算法,采用计算效率较高的离散和递推的方法,算法以f1=fn=0为边界条件进行校核,当该条件满足时,就得到了系统的真实运动.加速度修正方法及搜索方向由优化方法给出,在此动力学模型的基础上,也可以获得封闭的解析式方程,只不过系统方程随n的增加会相当复杂.同时给出了基于Gauss原理的方法,并证明了它们之间的等价性.     

小水线面双体船波浪中纵向运动性能模型试验研究

在拖曳水池里开展了小水线面双体船顶浪规则波中纵向运动模型试验,研究了航速和拖点垂向位置对船体纵向运动性能的影响。试验结果表明:不同航速下,船体的垂荡响应算子和纵摇响应算子均随着波长变化呈现出双极值;航速对垂荡响应算子极值的影响较小,对纵向响应算子极值的影响较大;除了短波中的共振区附近,拖点在重心时的运动响应算子与拖点在推力轴线时的运动响应算子相比有所减小。     

一种瞄星替代方法方案设计

角度零位一致是舰炮武器系统精确打击目标的前提和基础,鉴于传统瞄星方法的局限性,在舰艇系泊条件下,提出了一种新的瞄星替代方法,该方法选择合适的海上及岸上目标作为瞄准目标,运用相应的算法,可以完成舰炮武器系统角度零位的标定工作.该方法可以作为未来舰炮武器系统零位标定的一种备用方法和手段进行使用.     

有限水深Kelvin源格林函数的传播特性及其应用

为探究有限水深环境下自由面兴波在远场的传播特性,应用线性水动力学的基本理论,从有限水深Kelvin源格林函数的积分表达式中提取相函数,采用同相分析法求得亚临界和超临界速度区下远场传播波系的等相线。结果表明,水深傅汝德数Fh1时远场传播波包括横波和散波两个波系,F_h1时远场波系仅由散波构成,点源兴波的影响范围可由Kelvin角的大小确定,当F_h趋近于1时Kelvin角迅速增大至90°。依据船型要素、两船相对位置和池壁几何参数,并计及船模的定常兴波经池壁反射作用后对自身和另一船模的干扰,提出了有限水深条件下并行航行两船模池壁效应的判别方法,并结合实例检查分析了某试验工况下的池壁效应。     

舰船舵减横摇广义预测约束控制

依据舵减摇状态空间模型,推导舵减横摇广义预测控制律,在舵角舵速约束的条件下,采用二次型规划计算控制量进行减横摇控制.对某一船舶在典型航行工况下进行了系统仿真,仿真结果表明,该方法不但可取得35%～45%的减摇效果,而且对横摇角速度与横摇角加速度也有40%左右的减小效果.     

差动式快开阀开阀过程动力学分析与仿真

以电磁阀为先导阀,自力式差压控制的快开阀用于模拟产生管线发生破裂时的瞬间泄露工况,在设计时间内快速、稳定的开启是该阀研制的关键技术难点.分析了差动式快开阀的机构及开启原理,以流体力学基本理论为基础,建立了压降随开度变化的关系,完成了阀门开启过程动力学分析与仿真计算,得到了不同阀门开度下的开启时间、速度及加速度,阀芯运动...     

重塑非饱和含粘砂土变形强度特性的三轴试验

利用多功能土工三轴仪探讨了非饱和含粘砂土的变形和强度特性，共进行3种应力路径的三轴试验：控制吸力的各向同性压缩试验、控制净平均应力的三轴收缩试验、控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验。研究结果表明：该土的屈服净平均应力和偏应力都随吸力增大；在净平均应力不变的条件下，该土的屈服吸力是一常数但不等于土样在历史上曾受过的最大吸力；随着净围压增大，其应力-应变曲线由软化向硬化型转变；在高吸力高围压下，呈现脆性破坏。控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验在p—q平面内的强度包络线为直线；在试验研究的吸力范围（50～200kPa）内，该土的粘聚力随吸力线性增加；内摩擦角随吸力的变化很小，可以认为是一常数；该土具有显著的剪胀特性，剪胀性不仅取决于千密度与围压，而且还与吸力密切相关。