广义α算法在拖曳阵列动态仿真中的应用

针对有限差分Box method时间域上变量离散求解非线性拖缆动力学方程存在不稳定的性缺点,在求解拖缆方程时在时间域上采用广义α算法,并保留在空间域上有限差分Box method的离散方法.将新算法应用于三维非线性拖缆动态方程仿真求解,通过对目前几种常用算法的仿真实验对比分析,表明新算法不仅具有较高的计算精度,而且计算时间短、稳定性好,为求解非线性拖缆方程提供了一个较好的求解方法,可以应用到实际应用中,对准确预报拖曳阵列在各种状态下的运动规律具有重要意义.

基于改进广义α算法的锚泊线动力分析

针对锚泊线的非线性特性,采用三维弹性杆理论推导锚泊线的控制方程,并应用迦辽金法将方程离散成适用于锚泊线动力分析的微分方程形式。针对锚泊线上端受高频一阶波浪力的扰动作用显著的特点,提出采用具有可控数值阻尼,能够有效地滤除高频响应的广义α算法对锚泊线进行动力分析,并在原有广义α算法的基础上,提出适用于变质量系统的改进型广义α算法。同时分别从理论研究和实例分析角度将广义α算法与传统的Newmark算法进行对比,结果表明广义α算法在稳定性,准确性及数值阻尼特性等方面均具有优势。

海洋资源四维勘探拖缆阵列动力学特性仿真研究

面对日益增长的海洋资源勘探需求,海洋资源四维勘探拖缆阵列的研究越来越被人们所重视。作为拖缆动态控制策略研究的前提与依据,拖缆阵列的动力学特性始终是该领域在技术突破进程中的重要课题。以Ablow的经典模型为基础,采用微元法对拖缆阵列建立三维模型,并在时域上采用广义α算法对非线性方程进行离散求解,通过程序编译,对拖缆在四种工况(即拖船匀速直线航行、回转航行、变速直线航行以及拖点处存在升沉运动等)下的响应进行计算分析,着重考量其深度及张力的变化。仿真计算结果表明,广义α算法对拖缆阵列姿态在空间和时间上离散求解,算法稳定性良好,弥补了传统有限差分法对于时域不稳定的缺陷。

旋转舱体抛罩对其姿态影响的分析

航天器在外罩分离过程中,外罩与航天器本体之间存在相互作用力,会对航天器本体的运动状态产生影响。为探究外罩弹性分离对航天器本体的的影响规律,基于多体动力学理论使用欧拉参数描述刚体姿态,考虑分离时刚体间的相互作用,引入拉格朗日乘子得到含约束方程的多刚体动力学模型。最后,针对建立的动力学模型,采用广义α算法对方程进行时间积分求解,并针对不同工况给出了相应的计算结果。结果表明,在不同初始条件下分离后舱体后续的旋转状态按一定规律变化。

海洋勘探拖缆动态特性仿真研究

随着人类对海洋资源的需求日益增加,海洋勘探拖缆的研究被越来越多的人所重视。对拖缆动态特性的把握和预判成为了一个非常关键的问题。基于Ablow的经典模型,运用了微元法对拖缆阵列建立三维模型,在时域上采用了广义α算法对拖缆三维动态方程离散求解,通过程序编译,实现了对拖缆在变速直线航行以及回转航行工况下的仿真计算,为深入研究制定拖缆动态控制策略提供了依据。