基于数值分析的潜航体壁面压力分布研究

针对大尺寸轴对称高速潜航体壁面压力测点少且间距大,测量数据不足以反映空泡流状态下潜航体壁面压力分布规律的问题,提出基于数值分析的潜航体壁面压力分布计算方法。引入完全空化模型并研究其计算大尺寸潜航体壁面压力分布的可行性,分析潜航体尺寸在垂直方向上引起的水压对潜航体壁面压力分布的影响,获得空化数对潜航体壁面压力分布的影响规律。结果表明,利用完全空化模型计算大尺寸轴对称潜航体壁面压力时必须考虑潜航体尺寸在垂直方向上引起的水压影响;随着空化数的减小,空穴内部压力增大,潜航体壁面低压区增大,空穴尾部封闭端高压区与潜航体头部距离增大。

基于MTF的潜航体尾迹SAR成像仿真

基于水动力学理论和波流弱相互作用理论,运用波作用量谱平衡方程研究了潜航体的尾流场与表面波作用后的表面尾迹,探讨了采用传递变换函数实现表面尾迹SAR成像的可行性。研究表明,波作用量谱平衡方程能够较准确地计算出潜航体尾流场与表面波之间的非线性相互作用;传递变换函数能够快速有效实现海面后向散射系数到SAR图像的转换,且保证了较高的精度。

潜航体在海水界面兴起的内波夹角(英文)

水下潜航体在分层海水中兴起内波,这与水面船在海面兴起的Kelvin波并不一样。其中一个具体的区别是两类波迹的夹角大小。对Kelvin波的研究已相当成熟,对内波的研究正方兴未艾。本文是有关内波系列研究工作的一部分,采用一种简单而直截了当的计算方法,分近、远场具体计算出水下潜航体在海中兴起的内波夹角大小和范围。

影响潜航体水面兴波因素分析

潜航体在水下运动对周围海水的扰动向海面扩散时会引起海面兴波,如果兴波波幅足够高就能够被SAR探测到。在给出一种潜航体水下运动海面兴波尾迹快速模拟的基础上,针对引起海面兴波的五种因素分别进行讨论,运用仿真手段,对比和分析了各种因素对海面兴波的影响,并通过计算和推导给出了各种因素对海面兴波影响程度及两者之间的数值比例关系。

适用于潜航体空化模拟的空化模型对比研究

研究Singhal模型、Zwart模型和Schnerr模型在大尺寸潜航体绕体空泡流模拟计算上的可行性,利用上述空化模型结合混合物模型和湍流模型模拟了大尺寸潜航体绕体定常空泡流,对潜航体壁面压力进行了对比分析;结果表明:在大尺寸潜航体头部和空泡区域内不同空化模型获得的壁面压力一致性较好,但对空泡封闭端和空泡下游计算与实验结果存在差异;三种不同空化模型可用于大尺寸潜航体绕体空泡流模拟计算,迭代计算过程中不同空化模型受松弛因子的影响较大。

表面PIV在潜航体兴波伴流场测量中的应用

介绍潜航体兴波伴流场的表面PIV测量方法,对表面PIV的标定,示踪粒子的选择,背景干扰流场的消除方法以及表面PIV测量精度等问题开展分析讨论。实验表明:运用表面PIV技术可灵敏地探测到潜航体微弱的V型兴波伴流场,该兴波伴流场可以用潜航体的‘源-汇’效应解释。本文采用普通CCD数码摄像机以及普通光源摄取表面粒子图像,与传统的激光PIV设备相比,不仅经济而且使用方便,测量结果精确可靠,运用表面PIV技术测量表面微弱流场的精度可达0.01 pixel。

潜航体激发类开尔文内波的垂向数值纹影实验研究

运用垂向数值纹影实验技术(NSS_V),研究了潜航体模型在线性分层流体中激发内波的形态特征,测量了类开尔文V形内波的张角、航行方向内波波长λ_x与内弗罗德数(Fr=U/DN)之间的关系。实验表明:V型内波张角随着弗罗德数增大而减小,在Fr=1附近出现一个异常缓变平台;波峰线相关波长λ_x与弗罗德数呈线性关系:λ_x=8.57Fr+1.74。对比实验表明潜航体的指挥塔对三维内波流场影响主要表现为其体积效应及角区的湍流尾迹效应。

密度跃层中潜航体激发内波的数字纹影实验研究

为了找到利用海洋内波场探潜的方法,研究了在三分层流环境中,运用数字纹影技术垂向观测潜航体在密度跃层航行所激发的内波场。实验中,弗劳德数Fr∈(0. 6,4. 0),观测到潜航体激发的内波场呈">"型类凯尔文波,开口方向与航行方向相反,波峰线略呈弧形,张角逐渐增大。实验结果表明:偏移航行线距离相同时,相邻波峰线之间的间隔,即拖曳方向波长λx与Fr呈正比;偏移航行线距离不同时,λx没有明显差异。为定量刻画">"型内波场波峰线的弧形特征,着重在实验图像中央与边缘区域测量了波峰线的切线与航行线的航切角,测量结果表明:张角随着偏移航行线距离增大而增大;偏移航行线距离一定时,">"型内波波峰线的张角随Fr增大而减小,顺下游方向张角随流向距离增大而减小。研究结果表明:数字纹影技术垂向观测是测量潜航体激发三维内波场目标特征的一种高效率和无干扰全场测量技术。

潜航体激发海洋内波概述

新形势下的军事化斗争需要新的潜艇探测技术出现,在这种背景下,研究人员发现了基于海洋内波现象的水动力学特征,这种特征可以进行非声学探测;海洋内波的水动力学特征有多种表现形式,而潜航体在分层流体中激发内波又是其中重要的一个分支。本文将对潜航体激发海洋内波研究历史、形成原因、水动力力学特征等进行梳理介绍。

一种基于遥感图像的海面张力系数计算方法

通过观测海面兴波可以发现和识别水下潜航体的活动,准确获取观测区域的海面张力系数是实现水下潜航体参数精确反演的基础。从海水色散关系出发,推出了海面张力系数与波浪群速度和波长的关系,提出了一种快速获取海面张力系数的方法并设计了等效小型水池实验,能够在不需要更多参数的情况下直接从波浪图像中测算出海面张力系数值。运用物理测定法验证了水池实验方法测量结果的准确性。

水下机器人研究现状及趋势分析

本文回顾了不同类型水下机器人的研究现状,阐述了水下机器人目前在不同领域的应用情况,并简析水下机器人未来可能的发展趋势。

Virtual local target method for avoiding local minimum in potential field based robot navigation

A novel robot navigation algorithm with global path generation capability is presented. Local minimum is a most intractable but is an encountered frequently problem in potential field based robot navigation.Through appointing appropriately some virtual local targets on the journey, it can be solved effectively. The key concept employed in this algorithm are the rules that govern when and how to appoint these virtual local targets. When the robot finds itself in danger of local minimum, a virtual local target is appointed to replace the global goal temporarily according to the rules. After the virtual target is reached, the robot continues on its journey by heading towards the global goal. The algorithm prevents the robot from running into local minima anymore. Simulation results showed that it is very effective in complex obstacle environments.

基于压力测量数据的空泡推进过程识别方法及比较

水下试验是研究潜航体表面空泡发展特性的重要手段。针对大尺度水下试验空泡推进过程识别的逐测点识别法和基于压力空间分布的识别法的不足,提出了基于压力时间-空间云图的识别方法,并进行了比较分析。分析表明,基于压力时间-空间云图的识别法既从每个测点的角度又从全局的角度来识别,综合了逐测点识别法和基于压力空间分布的识别法的优点,并克服了二者各自的缺点,提高了识别的准确性,降低了识别的工作量,同时对于流场干扰较大、特征不明显情况下的识别问题也较为有效。