双车厢两栖车静水直航下的水动力性能研究

近年来开发了双车厢的水陆两栖车以提高其运载能力。研究基于某型号双车厢水陆两栖车的实尺度模型,采用计算流体力学方法和重叠网格技术建立多体运动的数值仿真模型,双车厢之间采用具有3自由度的球形铰接点进行连接。计算双车厢两栖车在静水中运动的水动力性能,分析前后车体的阻力、纵摇、垂荡运动性能以及球铰连接对车体的影响。研究结果表明：数值计算与拖曳水池试验的总阻力结果基本一致;基于可实现的k-ε湍流模型和多体重叠网格技术,可以很好地实现对双车厢两栖车水动力性能的数值预报;静水直航工况下两栖车的纵倾角度保持在1°以内,纵摇性能优良。     

基于RecurDyn的履带车辆启动加速过程滑转率仿真与试验研究

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track( HM)，建立某型履带车辆多体动力学模型，并在Matlab/Simulink下建立了整车动态系统仿真模型。对履带车辆在硬、软多种地面的加速过程进行动力学仿真和对比分析，着重讨论在不同滑转率的条件下履带车辆的加速性能以及滑转率对加速性能的影响，并通过实车试验对分析结果进行了验证。仿真和试验的结果为履带车辆加速性能的研究与滑转的控制提供参考。     

履带张紧力及其影响因素分析

针对复杂的履带张紧力问题,研究张紧力在履带环上的分布情况,建立了履带张紧力的理论估算公式。利用履带车辆的多体动力学模型,对静平衡及匀速运动工况下履带张紧力的变化情况进行理论估算和动力学仿真,验证了理论估算公式的合理性。分析履带张紧力的影响因素,并利用理论估算和动力学仿真相结合的方法探讨预张紧力、车辆行驶速度、主动轮驱动力矩3种因素对履带张紧力的影响规律,为履带车辆的设计开发提供了理论参考依据。     

某水陆坦克静水航行性能数值模拟研究

在进行水陆坦克设计时,传统的方法主要通过模型拖模试验研究分析水上性能和验证设计.针对拖模试验存在的自身无法克服的几方面问题,采用流体力学分析软件,利用非定常水动力学理论耦合6自由度刚体运动和自由水面进行数值模拟仿真,计算坦克车辆水动力特性·计算值与实车试验结果基本相符,计算精度满足要求,表明采用数值模拟分析水陆坦克部分水动力特性、预测航速航姿、优化车体外形是有效的水陆坦克水上性能的设计方法.同时通过仿真计算获得了最佳尾滑板角度,提出了减小航行阻力和摩擦阻力的措施.     

两栖轮式自行火炮航行阻力研究

为了在概念设计阶段评价两栖装甲车辆的水上性能,基于流体力学和船舶原理的相关知识,通过Solidworks的二次开发技术测量车体模型的相关参数,采用相当平板理论计算车辆的摩擦阻力,使用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)有限元软件对车辆水上航行状态进行仿真计算以获得车辆航行的形状阻力,在车模试验的基础上对试验数据进行了必要的换算和计算.最后通过MATLAB对计算数据进行汇总分析,研究并得到了某两栖轮式自行火炮较为准确的航行阻力值及其阻力构成规律.     

电驱动差速转向轮式水陆两栖车辆可收放悬架机构运动学分析与参数优化

为了有效减小车辆在水中的形状阻力,需要将轮式两栖车的轮子提升到水线以上。针对该需求提出了一种水陆两栖车可收放悬架方案。对两栖车收放悬架进行运动学分析,得到了其运动规律;制定了悬架参数优化策略,以提高悬架在水中的收放高度,改善陆地的行驶特性;在多体动力学软件ADAMS/Insight中设计了参数优化实验,通过分析参数灵敏度确定优化变量,根据所选的优化变量,分别以行走机构收放高度、翻转角度、外倾角以及主销内倾角等参数为优化目标进行优化设计。研究结果表明,车辆行走机构收放过程和运动学特性的优化效果明显,在保障陆上性能的同时大幅减小了水上航行阻力。     

基于CFD的两栖车辆阻力计算与预报研究

为了评价两栖车辆的水上性能,基于流体力学及船舶力学的相关知识,采用求解Navier-Stokes方程的数值计算方法,结合k-ε模型,对某两栖车辆在不同航行速度条件下进行了黏性流场数值模拟,获得了摩擦阻力、剩余阻力和实车阻力系数,从而算出其总阻力,并将计算结果同试验结果进行比较,验证了计算方法的可靠性。     

履带车辆纵向与垂向耦合动力学模型及功率特性

越野工况履带车辆动力学是车辆越野行驶能力预测的理论基础。考虑高机动履带车辆越野行驶纵向运动和垂向运动耦合效应,提出履带车辆纵向与垂向耦合动力学建模方法。建立车辆耦合动力学模型,对车辆在典型路面上的行驶性能进行仿真,并进行实车测试验证,进而量化分析履带车辆系统的功率特性。仿真结果表明：该模型可以表征车辆在不同类型路面上行驶的动力学响应特性;在越野工况下,车体垂向、俯仰等运动将消耗部分功率,对车辆行驶速度提升有一定影响;在越野路面上行驶的履带车辆瞬时非纵向运动功率数值波动范围大,随着路面条件变差以及速度提高,非纵向运动功率占总输入功率比例增加,对总功率的需求也越大,限制了驱动功率的有效利用。研究结果可用于高机动履带车辆动力学模型构建以及车辆功率流分析。     

履带车辆越障过程的动力学仿真

研究高速履带车辆越障过程的动力学响应,以多刚体动力学理论为基础对高速履带车辆悬挂系统建立动力学模型。模型中特别考虑了履带的影响,将其抽象为履带环绕惯性力和履带张力之和。通过Matlab/SimuLink环境对所建模型进行了计算机仿真,并将仿真结果与实车实验结果进行对比分析,结果表明了模型的可信度。本文所建模型和建模采用的方法对履带车辆的系统设计和动力学分析具有积极的作用。     

履带车辆行进间射击的随机响应研究

以某履带车辆为研究对象,基于多体动力学理论建立了履带车辆动力学模型和火炮发射动力学模型,用该仿真模型计算分析了随机路面和后坐载荷激励下车辆的动态响应.结果表明:该动力学模型及其仿真计算能够较为准确地反映履带车辆行进间的射击状态,为武器系统与底盘的匹配计算提供技术参考.     

水陆两栖车矢量喷口装置设计与仿真

为提高水陆两栖车水上航行时的操纵性与稳定性,提出一种新型矢量喷口装置.喷口装置有俯仰与旋转两个运动自由度,可以控制喷水推进器喷射水流的方向,生成方向可控的三维矢量推力.根据水陆两栖车喷水推进理论,完成满足某型轮式两栖车航行动力需求与平台约束的喷水泵基本参数设计.依据计算的水泵出口直径完成与喷水泵一体化的矢量喷口结构与控...     

Hydrodynamics Research on Amphibious Vehicle Systems： Modeling Theory

For completing the hydrodynamics software development and the engineering application research on the amphibious vehicle systems, hydrodynamic modeling theory of the amphibious vehicle systems is elaborated, which includes to build up the dynamic system model of amphibious vehicle motion on water, gun tracking-aiming-firing, bullet hit and armored check-target, gunner operating control, and the simulation computed model of time domain for random sea wave.     

防浪板对两栖车航行特性影响的研究

基于实验结果,文中采用数值模拟方法研究了防浪板对两栖车航行阻力特性的影响.结合k-ω湍流模型与多相流模型,对不加装防浪板、加装防浪板以及加装新型防浪板的两栖车的水上航行性能进行了数值模拟分析.研究结果表明,均相流模型与k-ω湍流模型相结合,能够很好地模拟两栖车水上航行阻力特性;防浪板能够有效地降低两栖车所受阻力,合理的防浪板结构最大减阻效率可达40%;并且,防浪板能够有效提高两栖车航行时的稳定性.     

Hydrodynamics Research on Amphibious Vehicle Systems： Engineering Application

Based on the modeling theoretical research of the amphibious vehicle systems, a simulation computed architecture on the state space expressions of hydrodynamics for amphibious vehicle systems are educed, and simulation computed results of navigation characteristics, vibration-impact characteristics, firing-hitting characteristics for amphibious vehicle on water are given. It is shown that the hydrodynamic research on amphibious vehicle systems is necessary and feasible.     

某型江河工程侦察车嵌入式训练系统

某型江河工程侦察车可以水陆两栖作业,由于环境条件限制和装备操作特点,实装组训困难,急需研制相应模拟训练系统。运用半实物仿真技术和虚拟现实技术,通过构建侦测训练的通信、数据、场地和设备仿真支撑环境,研制了该装备的附加嵌入式训练系统。研制的系统已应用于该型侦察车的院校教学训练,可依托实装在陆地上模拟水中侦测训练。实践表明,附加嵌入式训练技术可以有效提高现有装备的实战化实装模拟训练水平。     

矢量喷水推进两栖车航行姿态的数值及试验分析

为提高高速水陆两栖车的航行稳定性,降低两栖车遭遇波浪时的纵倾幅度,区别于多推进器构型策略,设计具备航向保持和姿态调整功能的单矢量喷水推进器系统应用于模型两栖车。基于多参考系的动参考系方法处理旋转流域,采用SST k-ω模型计算矢量喷水推进器的输出推力。结合CFD计算的推力结果,联合Vortex仿真计算装配有矢量喷水推进器的两栖车的航行特性。通过开展拖拽水池两栖车强制自航减摇试验和自由自航航向保持试验,验证矢量喷水推进器的功能。仿真和试验结果表明：矢量喷水推进器在一定程度上抑制两栖车在航行时遭遇纵波时的纵摇幅度,两次减摇试验车体纵倾角标准差分别降低38%、23%;同时矢量喷水推进器可使两栖车在水上航行时保持航向稳定,航向保持试验中车体横向位移小于0.6 m。     

基于动网格的两栖车航行姿态数值模拟

针对两栖车水上航行姿态,构建描述两栖车水上运动的动力学模型,采用混合耦合算法和动网格技术研究静水直航状态下,两栖车航行姿态的变化规律,模拟结果与实验值吻合较好。研究结果表明：车体达到稳定航行姿态会经历大幅振荡调整阶段和平稳运动阶段,车体平衡后,升沉和纵倾仍会有小幅变化;两栖车由排水航行状态逐步增速到滑行状态的过程中,车体重心逐渐升高,动升力在支撑车重成分中所占的比例越来越大,静浮力则越来越小。     

基于遗传算法优化和模糊控制动态优化的自动变速器换挡规律设计

为提高轻型越野战术车辆的整车动力性,针对车辆的自动变速器换挡规律进行优化设计。依据MATLAB/Simulink的仿真环境,构建基于车速和油门开度双参数换挡规律的整车动力模型。以双参数换挡规律的换挡点为优化对象,采用遗传算法对换挡点进行优化。根据加速度参数能反映车辆纵向动态的特性,引入加速度,采用模糊控制算法对换挡规律进行动态优化设计,构建三参数的模糊控制器。通过仿真模型和实车试验来验证换挡规律优化前后对车辆动力性的影响。结果表明：优化后的控制策略可有效提升车辆的动力性能,能够更加合理分配在动力需求下的发动机和挡位的使用工况,完全满足轻型越野战术车辆复杂路况下对动力性的需求。     

高速两栖车辆水上航行阻力特性数值分析

采用数值计算方法研究了高速两栖车辆水上航行的阻力特性,得到了其粘性绕流场分布.数值计算结果和实验取得了较好的一致.结果表明,所采用车型适用于高航速状态,随着Fr数的增加,车体从排水型逐渐过渡到滑水型,阻力呈现先增大后减小的趋势.在Fr=1.65时,出现阻力峰值.在高速段,随着航行速度的增加,车体阻力降低,速度逐渐减小.