翼型波浪水面巡航地面效应数值模拟

数值求解非定常不可压缩流动的雷诺平均N-S(Navier-Stokes)方程和标准k-ε湍流模型,用VOR(Volume Of Fluid)方法模拟波浪水面,模拟了NACA2410翼型在波浪水面上方飞行的流场.研究了余弦波浪水面的生成方法,选取合适的计算网格和时间步长,避免了在生成规则余弦波浪水面时由于数值耗散使波面形状衰减.比较了固壁波浪与水面波浪计算结果的差异,发现固壁波浪的结果更接近余弦曲线分布.研究了波浪等级对翼型气动性能的影响,分析计算结果发现:在规则的余弦水面波浪上方飞行,翼型气动力呈现周期性,给出了一个周期内气动力的变化过程,以及波长和波幅对气动力平均值和波动幅度的影响规律.

近平静/波浪水面地效飞机气动特性风洞试验

为研究波浪水面地效飞机气动特性的变化规律,在Φ3.2 m低速风洞开发了新的试验技术,以模拟地效飞机飞越1 m实际浪高水面时的气动特性。研制了具有一定上下升沉和前后平移行程的固定波浪地板,模拟螺旋桨带动力地效飞机在起飞、巡航、着水等状态飞经波峰、波谷、中立位置等相位时的气动性能。在现有水平活动地板基础上,采用在水平活动带表面设置2个周期波形的方式研制了活动波浪地板,通过活动波浪带的周期性循环运行,模拟地效飞机不断飞越波浪的情况,其模拟相似性更高,可以更加准确地模拟地效飞机与波浪之间的相对运动。利用固定水平地板、固定波浪地板和活动波浪地板装置模拟空中、近平静水面和近波浪水面飞行状态,获得了地效飞机无动力和螺旋桨带动力条件的气动特性风洞试验结果。研究结果表明:螺旋桨带动力和地板对地效飞机起飞和着水状态气动性能具有很强的耦合影响,并非简单的叠加关系;地效飞机在波浪的不同相位上方时,升阻性能和俯仰力矩均存在较强变化,影响飞行平稳性。

飞机波浪水面迫降过程中极限冲击载荷数值研究

针对飞机在波浪水面迫降过程中机身所受的极限冲击载荷大小及其物理成因问题,采用数值模拟方法展开研究,结合有限体积法和流体体积(VOF)法捕捉自由面,采用六自由度(6DOF)模型和整体运动网格(GMM)处理水面与飞机之间的相对运动,模拟飞机的迫降过程。通过选择飞机相对水面下沉速度最大的波面相位作为迫降触水位置,预报机身所受的极限冲击载荷大小。结果表明:在波浪水面迫降的触水阶段中,机身遭遇了平静水面未预见的冲击峰,同时冲击峰值大小与飞机相对水面的下沉速度有关。此外,对比了在5种不同波高海况下飞机迫降的运动姿态和过载变化历程,给出了波高对极限冲击载荷和其余各参数峰值的影响规律,为飞机载荷分布设计提供参考依据。

楔形体入波浪水面数值模拟

数值模拟分析楔形体入波浪水面流体力学现象和运动姿态变化历程,为水上飞机在波浪水面起降提供技术和理论支持。基于有限体积法求解非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方程和SSTk-ω湍流模型,结合整体动网格法的速度入口造波方法、阻尼消波法和流体体积(VOF)液面捕捉技术构造数值波浪水池,耦合三/六自由度模型,实现楔形体入线性规则波和不规则波的数值模拟。在楔形体入静水面算例验证的基础上,详细研究二维楔形体在线性规则波波峰、波谷、平衡位置-上行速度和下行速度处入水过程的受力特性和运动姿态变化。结果表明:速度入口造波方法的波浪数值解与理论解析解较吻合,偏差为1%;在二维楔形体入规则波过程中,楔形体所受垂向力和垂向速度变化趋势相同,对横向位移影响较小,其数值变化少于0.01;在平衡位置入水过程中,模型的滚转角和横向速度变化明显,其数值变化约为波峰、波谷位置处的8倍和10倍。分析原因:平衡位置处波浪内流速度变化较快,模型所受波浪力冲量较大,且楔形体两侧斜边与波浪的相互作用力也参与到模型的运动中。数值模拟二维楔形体在线性不规则波5个随机时间点入水及三维楔形体在波峰、平衡位置-上行速度处入水过程,其变化规律及形成原因与入规则波相似。

真实感水面波浪模型算法的研究与实践

研究了虚拟地形环境中3维水面波浪模型的基本建模及效果的实现。同时提出几种不同的海浪模型,重点对规则海浪模型算法进行了研究。为满足显示的实时性,在优化算法的同时,采用计算和显示分开的策略。既满足了显示质量的要求,又满足了大量高精度波浪数据的要求。

真实感水面波浪模型算法的研究与实践

研究了虚拟地形环境中三维水面波浪模型的基本建模及效果的实现。同时提出几种不同的海浪模型,文章重点对规则海浪模型算法进行了研究。为满足显示的实时性,在优化算法的同时,采用计算和显示分开的策略。既满足了显示质量的要求,又满足了大量高精度波浪数据的要求。

基于视觉图像的水面机器人波浪检测方法

视觉感知能够为水面机器人的控制策略提供环境依据,而检测水面波浪等级是水面机器人视觉感知的一个重要方面。根据水面波浪环境具有不同的纹理特征,基于波浪图像的傅里叶变换,通过对不同等级、不同光照条件下波浪图像的频域特性分析,提出一种根据不同矩形环之间能量比的关系来判断波浪等级的方法,该方法首先对所采集图像进行直方图均衡化处理,以增强图像的波浪特征,然后进行傅里叶变换,在频域内采用矩形环能量比法提取图像的特征,最后根据第一级和第二级矩形环内能量比的关系来判断波浪等级。实验结果表明,该方法可以有效地检测出水面常见波浪的等级,具有受光照条件影响小的优点。

控位滑行航行器近水面波浪力计算与运动分析

对控位滑行航行器在近水面波浪作用下进行受力计算和运动分析。介绍了控位滑行航行器的结构特点和工作原理,运用AQWA软件计算了2级海况下航行器所受的波浪力,分别讨论了波浪力对航行器定深和水平控位运动的影响。

压阻式水位计在大伙房水库水位监测中的应用分析

水库水位的监测数值是水库调度的重要依据,水位监测值的精度直接影响到防洪调度是否准确、可靠。本文就大伙房水库采用的压阻式水位计的工作原理以及对水位测量精度产生影响的因素加以分析,掌握其误差产生的主要原因,在监测中尽量避免误差的产生,在应用中尽量减少误差所产生的影响。