温差能水下滑翔机实验水池温度梯度的理论验证与实验

为使试验水池能为研究温差能水下运载器提供稳定可靠的实验环境,根据滑翔机相变材料相过程变模型的数值求解,得出实验水池温度梯度控制目标,并以此为目标设计出一套基于西门子S7-200PLC的温度梯度控制的实验台架,实验表明,水池在长度方向上有1/3区域可获得理想的温度梯度。

沉积层海底界面Scholte波水池实验

海底界面Scholte波具有衰减小、传播距离远等特点,可应用于水下目标探测与海底参数反演。在实际海洋环境中,海水与弹性海底之间的沉积层会对Scholte波的激发和传播产生显著影响。该文利用缩比原理设计并开展水池实验研究,将实际海洋环境按1:5000的比例缩比至实验室水池尺度,利用声压场Scholte波识别方法在包含沉积层的实验环境下对Scholte波的激发与传播规律进行探究。实验结果表明,该实验条件下,1 mm厚度的沉积层时海底界面依然有Scholte波激发,但沉积层的存在会增大其衰减;而厚度超过1 mm的沉积层会导致Scholte波无法激发。根据缩比原理,实验环境对应为声源频率10 Hz、水深3000 m、沉积层厚度5 m的实际海洋环境,即在上述实际海洋环境中,海底界面Scholte波仍可以正常激发,而厚度大于5 m的粉沙质沉积层会导致Scholte波无法激发。

Scholte波识别水池缩比实验

该文基于简正波分离识别Scholte波的方法,分析了之前Scholte波识别水池缩比实验结果中出现较大误差的原因,提出从声场中优先提取其他阶简正波的方法来改善实验结果、降低实验误差,并证实增加合成孔径垂直阵采样点数至119点(一次采样期间首末阵元信号保持良好相关性),有助于改善水池Scholte波识别误差,从而使水池Scholte波识别缩比使实验结果与理论值更为接近。水池缩比实验的结果证明该方法改善了Scholte波识别实验的结果,降低了声源深度较浅、Scholte波激发较弱时的实验误差,使水池缩比实验简正波分离识别Scholte波的方法更加可靠。

圆柱结构涡激振动拖曳水池实验研究

柔性圆柱涡激振动特性已得到人们广泛关注,然而横流向与顺流向振动耦合问题仍有待进一步研究。设计了柔性圆柱涡激振动拖曳水池模型实验,圆柱模型的长径比为195.5、质量比为1.82,实验观测了圆柱结构横流向、顺流向涡激振动特性,并分析了横流向与顺流向两个方向涡激振动的耦合现象。通过应变传感器测量结构振动信息,利用模态分析法对实验数据进行处理,实验发现横流向与顺流向涡激振动耦合现象显著,特别是不同测点处的运动轨迹出现了"8字形"、倒置的"泪滴形"、"口唇形"等多种复杂形式。

波束域高分辨方位估计的方法、统计性能及水池实验结果

本文针对水声设备的实际应用,研究了波束域高分辨方位估计的MUSIC方法。首先分析了波束形成方法获得处理增益的原理,揭示了波束域高分辨方法具有较低分辨门限的机理;给出了波束域高分辨MUSIC算法,通过计算机仿真,比较了波束域和阵元域高分辨MUSIC法的统计性能,显示了波束域高分辨方法的优越性;进行了消声水池实验,结果表明波束域高分辨MUSIC法分辨力高,对阵列误差具有较大的宽容性。

大型地上实验水池钢结构方案研究及计算

针对某建造于地面上储水量达22500 t的大型钢结构水池,提出了多种结构方案。通过多方案的分析比较,确定了水池钢结构方案:主体结构由梯形截面桁架立柱、多道水平腰桁架以及多道封顶桁架组成;池壁采用连续支承的弧形钢板形成张力结构,能有效抵抗静水压力作用,降低钢板厚度;施工过程采用先安装梯形桁架立柱,然后在桁架立柱顶部施加对拉预应力并临时锚固拉索,之后安装水平腰桁架和封顶桁架,最后卸掉拉索并安装弧形壁板。这种无索预应力方案,使得结构安装后桁架立柱的锁定内力能与静水压力作用产生的弯矩相互抵消,极大地降低了正常使用的应力水平。在此基础上,研究了整体钢结构水池的动力特性以及主要工艺荷载效应(造浪、物体高速入水)等;建立了钢结构水池的流固耦合分析模型,研究了地震动时程响应。最后,给出了池壁观测开洞方案及数值分析结果、地基基础设计方案等。

宽带最大似然方位估计快速算法水池实验研究

建立了宽带阵列高分辨方位估计水池实验系统,进行了宽带最大似然方位估计快速算法的水池实验研究。研究结果表明,基于马尔可夫链蒙特卡罗方法宽带最大似然方位估计快速算法分辨能力强,突破了二分之一波束宽度,估计出了目标的方位。

基于CFD仿真与水池实验的邮轮吊舱推进器模型敞水特性研究

随着国际邮轮产业发展迅速,基于吊舱推进器良好的性能表现,各类邮轮大多采用吊舱推进器的推进方式。本文根据某豪华邮轮所采用的拖式吊舱推进器,通过特定的优化方法改变其螺旋桨螺距,得到2个不同参数的螺旋桨。通过模型实验和数值仿真方法,计算出原螺旋桨与优化后螺旋桨的敞水效率,有利于降低能耗,提高邮轮运营经济性。本文采用CFD软件Starccm+采用MFR方法,运用标准k-ε方程对2个不同参数的螺旋桨的吊舱推进器模型进行仿真计算,然后对其进行水池实验得出实验下吊舱推进器敞水效率。通过在多组推进速度情况下对比2个配有不同螺旋桨的吊舱推进器的敞水性能曲线寻找优化后螺旋桨的性能提升点。通过对吊舱推进器模型的仿真和实验的预测为实际吊舱推进器螺旋桨设计提供依据。

船模水池实验计算机数据采样控制系统

本文介绍应用于船舶水池模型实验的计算机数据采集及相关控制系统的硬件组成及工作原理,软件的组成模型及流程,并举例说明系统的工作流程.

有限水域水下载器推力模型实验壁面效应研究

推力模型实验是水下机器人推进系统设计的重要基础,但是推进系统实验通常伴随壁面效应产生回流,影响推力模型测试结果。为解决静水水池壁面对推进器推力模型测试的影响,通过理论分析建立水下机器人推进器的静水推力模型,通过实验方法,探究水池后壁面距离对推进器推力模型的影响,使用MATLAB对提取的实验结果进行非线性数据拟合,并给出了考虑壁面效应的推进器推力模型修正方法及水池设计的尺寸估计方法。研究发现,由于后壁面的存在,推进器的推力模型被严重低估。本文研究成果对静水实验水池设计及壁面效应下的水下推进器推力模型测试具有重要意义。

海上风电场内激光雷达测风浮标摇摆运动的实验与仿真研究

激光雷达测风浮标对摇摆角度具有较高要求,为了改善激光雷达测风浮标的摇摆运动性能,文章采用数值仿真方法研究了浮标的横摇自由衰减运动,并进行了相应的水池实验,数值仿真结果与水池实验数据吻合较好。此外还分析了3种安装有舭龙骨的改进模型的横摇自由衰减运动,并与原始模型的仿真结果进行对比。对比结果表明:3种改进模型的横摇无因次阻尼系数和横摇固有周期均大于原始模型;当舭龙骨安装在靠近水线的上部位置时,横摇无因次阻尼系数提高了6.5%,横摇固有周期增大了6.6%。对于圆盘形浮标,舭龙骨对缓和浮标的横摇运动具有明显效果,舭龙骨安装位置靠近水线时效果最为明显。

4500米级深海作业系统本体研制进入水池实验阶段

据国土资源部近日召开的国家科技计划项目进展交流会消息．国家863计划项目“4500米级深海作业系统”已实现了在特殊材料、加工工艺、系统控制等关键技术方面的突破。4500米级遥控潜水器（ROV）本体的研制已进入组装联调和水池实验阶段。

基于STM32的智能航行系统设计

为解决航行器智能确定航向并航行的问题,本文采取模块化的思想设计了一款基于STM32的红外导引的智能航行控制系统。该智能航行系统利用红外接收模块进行红外导引信号的接收,采取线性加权法进行航向与导引信号之间的偏离角确定,利用比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)控制算法对控制舵机转角的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号的占空比进行确定,从而对螺旋桨的转速与舵桨的转角进行可靠控制。根据水池测试结果,该智能航行控制系统能够对红外接收信号进行快速处理,在保持较高航速的条件下进行可靠的航行控制。

水下蛙人被动探测技术实验研究

为了探测携带呼吸器的水下蛙人目标,实验研究了蛙人呼吸辐射声信号的基本原理,提出了基于蛙人呼吸周期性特征的水下蛙人被动检测方法。水池实验获得了蛙人呼吸的周期性声信号,论证了被动探测的可行性。由于蛙人呼吸声信号所具有的显著频带,所以分别利用了带通滤波法和匹配滤波法获取周期信号的包络,并提取包络信号频谱的四类特征用于判决。三亚湖试结果表明:四类特征对蛙人的探测距离存在差异,最远能在40 m附近检测到蛙人,并且匹配滤波法的检测性能明显优于带通滤波法。结论:受限于辐射源的能量级,被动方法对蛙人的探测距离有限。

水下声成像中旁瓣抑制方法及其实验研究

提出了一种近场条件下采用不等间隔阵并进行孔径变迹处理的水下声成像旁瓣抑制方法,并进行了理论和实验研究。考虑以球面波传播理论为基础的聚焦波束形成,首先通过阵元位置微调,设计了可实现低旁瓣的不等间隔阵,从单程波束响应上降低旁瓣;然后,将孔径变迹处理方法应用于水下声成像中,全部阵元用于接收,部分阵元用于发射,从双程波束响应上进一步降低旁瓣。通过水池实验对所提出的方法进行了验证。结果表明:采用不等间隔阵并进行孔径变迹处理可以更为有效地降低旁瓣,而主瓣仅有小量展宽,且该方法工程应用简便易行,在改善成像质量的同时降低了系统复杂度。

多级恒模阵对目标方位估计性能的实验研究

实验分析了一种重要的盲波束形成算法——多级恒模阵对多个统计独立目标的方位估计性能,并与一些“盲”的和非“盲”的方位估计算法进行了比较。首先考虑了理想的阵列模型。然后在阵元响应中加入阵元幅相误差,通过改变误差的大小,进一步分析了算法对阵列模型误差的稳健性。最后针对不同尺寸接收阵和目标间不同角度间距分别进行了水池实验。计算机仿真实验和水池实验数据处理结果表明:当目标源间统计独立时,多级恒模阵对目标信号的捕获、分离不依赖于阵列流形,可以在盲分离信号的基础上估计出目标方位,角度分辨率不受瑞利限的限制,而且对阵列模型误差具有较好的稳健性。该结果验证了多级恒模阵可以对统计独立的多目标方位进行稳健盲估计。

水下多传感器基阵波束域高分辨方位估计方法及实验研究

针对水声设备的实际应用 ,给出了基于实测基阵阵列流形的波束域高分辨方位估计的MUSIC方法。在预形成多波束时 ,该方法采用适用于任意阵形的自适应波束优化技术 ,针对水下实际阵列设计超低旁瓣波束以抑制水面上分布的强干扰。为了减小实际阵列模型和理想阵列模型失配所带来的不利影响 ,在多波束设计时 ,利用实测阵列流形代替理想阵列流形进行设计 ,消声水池实验结果验证了该方法可以有效地降低系统中由于阵列模型失配所造成的波束域

双基地声呐作用距离原理实验研究

通过双基地作用距离的理论计算,在给定的前提条件下对双基地声呐的作用距离进行了估算。进行了双基地声呐作用距离实验研究,取得了很有价值的水池实验数据,根据实验结果,结合理论计算,证明双基地作用距离估计理论计算的可行性。研究结果对双基地声呐性能研究有重要意义。

时域宽带恒定束宽波束形成的实验研究

由于实际水声系统中的阵列模型往往与理想阵列模型失配,导致基于理想阵列模型设计的时域恒定束宽波束形成器所形成的波束图在实际应用中严重畸变,从而不能有效地抑制旁瓣干扰和无失真地接收宽带信号。本文利用水池实验说明阵列模型失配对基于理想阵列模型设计的时域恒定束宽波束形成器的影响,并提出一种有效的设计方法以减小这种影响,即通过实际测量,获得包含失配信息在内的实际阵列模型,并将该模型应用到时域恒定束宽波束器的设计当中。实验结果表明,基于实际阵列模型的设计可以有效地减小由于阵列模型失配带来的影响,这对设计实际系统可以使用的时域恒定束宽波束形成器具有重要的意义。