装有全方向推进器的潜艇的运动仿真

为研究全方向推进器在潜艇上的应用,对水下潜器进行了受力的分析.给出水下潜器六自由度运动的操纵性方程.为了简化程序中的运算,将水下潜器的6个自由度的运动方程通过Matlab解算转换为矩阵形式.考虑了水下潜器的运动环境的的影响.分别分析了尾部安装1个全方向推进器和首尾各安装1个全方向推进器时所产生的推力.完成2种情况下的水下潜器六自由度的运动仿真系统.该仿真系统采用一种普遍实用的数学模型,考虑了非线性的水动力,精度较高,适用于一般类型的水下潜器,对研究全方向推进器水动力性能及其在水下潜器上的应用有很大现实意义.     

圆碟形水下滑翔机运动仿真分析

圆碟形水下滑翔机是一种新型的水下潜器,其全翼身外形使其具有全向运动特性。为了研究圆碟形对水下滑翔机运动性能的影响,本文基于动量(矩)定理建立圆碟形水下滑翔机的运动控制方程,采用四阶龙格-库塔法求解。分别对圆碟形水下滑翔机在垂直面内的直线运动、受外界小幅扰动运动和空间螺旋运动进行了仿真分析。仿真结果表明:圆碟形水下滑翔机的升阻比相比于鱼雷形水下滑翔机较高,其自身受到外界小幅扰动时具有一定的稳定性;空间螺旋运动的螺旋半径、螺距以及周期都远小于鱼雷形水下滑翔机,小空间内的机动能力得到了大幅提高。     

圆碟形水下滑翔机运动仿真分析

圆碟形水下滑翔机是一种新型的水下潜器,其全翼身外形使其具有全向运动特性。为了研究圆碟形对水下滑翔机运动性能的影响,本文基于动量(矩)定理建立圆碟形水下滑翔机的运动控制方程,采用四阶龙格-库塔法求解。分别对圆碟形水下滑翔机在垂直面内的直线运动、受外界小幅扰动运动和空间螺旋运动进行了仿真分析。仿真结果表明,圆碟形水下滑翔机的升阻比相比于鱼雷形水下滑翔机较高,其自身受到外界小幅扰动时具有一定的稳定性;空间螺旋运动的螺旋半径、螺距以及周期都远小于鱼雷形水下滑翔机,小空间内的机动能力得到了大幅提高。     

全附体潜艇旋臂水池试验及单平面受力研究

为了研究水下航行器在定常回转中的水动力特性及受力运动规律，以潜艇标模SUBOFF AFF-8为研究对象，在浙江大学旋臂水池中进行潜艇操纵性回转试验.介绍潜艇旋臂水池试验的测试技术，包括模型安装、数据测量及六分力天平的标定与校核.获取水平面和垂直面的旋转导数，与泰勒水池的实验值形成对比.结果表明，浙江大学水池与泰勒水池相比，误差小于10%，证明浙江大学旋臂水池对潜艇操纵性试验的测量具有一定的可靠性.在水平面运动中，纵向力和横向力随漂角的变化曲线以0°漂角为分界点左右对称，横摇力矩和偏航力矩随漂角的增大而增大，垂向力和俯仰力矩随漂角的变化近似呈抛物线分布.垂直面运动时，上浮和下潜运动的力和力矩呈对称分布.角速度越大，纵向力越大，在较高的角速度下，不同攻角下的力差值较大.     

突变控制及其在水下潜器中的应用

针对非线性控制系统中的突变现象,提出了突变控制法.基于突变理论的突变控制是控制理论的一个全新方向,为了在系统期望的位置,通过适当的控制建立具有理想特性的突变,应用能够保持系统原有的平衡点不变的冲失滤波器,实现有效的突变控制.给出了在水下潜器中应用的具体实例,阐述该方法的具体应用及其实现步骤.突变控制不仅可以解决喷气发动机的压缩系统的延迟、高入射飞行、电力系统电压的暂态性、磁场系统、热对流环、心节律等相关问题,并且可以作为系统临近崩溃或突变的信号,以便更好地监测和控制整个系统,应用前景十分广阔.     

共翼型舵水动力特性的模型试验与数值模拟

国际上新型潜艇的尾操纵面设计,采用了将前部稳定翼和后部转动舵组合成完整翼型剖面的共翼型布局方式。为了研究这种共翼型舵与常规舵在水动力性能上的差异,运用模型试验和数值计算模拟方法,对共翼型舵和常规非共翼型舵的水动力和流场进行了对比研究与分析。结果表明:共翼型舵在小舵角工况时能够保持舵翼结合部流线的光顺,舵角5°时共翼型舵总升力比非共翼型舵总升力增加了65.3%;但在大舵角工况,共翼型舵叶背容易发生流动分离形成分离涡,导致升力性能变差,舵角25°时共翼型舵总升力比非共翼型舵总升力减小了9.2%。在小舵角时,共翼型舵尾流区的流场湍动能较低,流动稳定性更好。     

船舶横纵摇耦合运动突变特性分析

采用非线性动力学理论和突变理论研究了二自由度船舶摇摆的非线性运动.用多尺度法求解正弦调制激励下船舶横纵摇耦合运动的非线性微分方程,得到系统的稳态解,并分析其稳定性.通过对分叉响应方程的计算,获取稳态解处的分歧点集,进而分析系统的突变特性,确定突变类型.数值分析结果表明,当ω1=1,μ1=0.015,μ2=0.015,α1=2.1时,随着F1的变化分歧点曲面存在尖点型突变,且在一定波浪力矩条件下,船舶运动幅值将产生分支突变,从而引起横摇幅值的突跳,此现象可能导致船舶倾覆.     

固定鸭舵双旋弹角运动特性与控制稳定性研究

为深入理解固定鸭舵双旋弹的弹道修正力学本质,对固定鸭舵控制下的角运动特性和控制稳定性进行了研究。依据弹箭外弹道学知识,建立固定鸭舵双旋弹的复攻角运动方程,推导出起控后舵面控制力项对应的特解以及由此产生的起始扰动项对应的通解表达式,从理论上阐述了固定鸭舵起控后双旋弹复攻角运动是由复动力平衡角、复控制平衡角的强迫角运动和舵控起始扰动产生的自由角运动综合构成的运动,基于此提出了固定鸭舵双旋弹的控制稳定性条件,并通过求解舵面控制力和复扰动攻角引起的复偏角运动,分析了固定鸭舵双旋弹弹道修正的力学本质。控制固定鸭舵在不同滚转角方位时的弹道数值计算结果表明,理论推导的角运动解析解与数值解在频率和幅值上基本吻合,验证了本文推导的复攻角运动方程及其解析解和建立的控制稳定性条件合理可行,为该类弹丸的研制提供了理论依据与设计参考。     

翼身融合水下滑翔机后缘舵流体特性研究

为提高翼身融合水下滑翔机的操纵性及稳定性,将后缘舵融入其外形设计,并进行了CFD数值仿真,给出了其升力、阻力、升阻比等水动力参数随攻角、舵角的变化规律及相关云图。相比于传统水下滑翔机,翼身融合水下滑翔机不仅装载能力高,其最大升阻比更是前者的3倍,具有更高的能源利用效率。同时,通过增设后缘舵,提升了翼身融合水下滑翔机的机动能力,且相较于可变翼水下滑翔机,相同大舵角下升阻比提升30%以上。最后通过对数值结果和云图的分析,阐述了翼身融合水下滑翔机与传统鱼雷及AUV,舵和本体间相互影响程度上的区别。     

变速滑坡临滑变形能突变模型的研究

在应用传统理论的基础上，吸取非线性科学理论－－突变理论的思想及方法，建立高速滑坡尖点突变模型，导出变形能公式，从而为滑坡滑速定量描述及其涌浪预报提供新的思想及方法。     

非线性横摇导致船舶倾覆的突变研究

针对规则波中船舶非线性横摇而产生的倾覆现象,提出了采用了突变理论进行分析的方法.在船舶横摇运动方程的建模过程中,将阻尼力矩取至三次项,恢复力矩取至七次项. 在此基础之上,经数学变换,将船舶非线性横摇模型转换成了尖点突变模型的形式,并对模型进行了求解,得到了系统突变时的临界函数关系式与关系曲线.分析结果表明,倾覆现象与船舶自然横摇频率和恢复力系数有关,其倾覆的临界条件是自然横摇频率和恢复力系数的函数.当自然横摇频率与恢复力系数满足突变临界函数的关系式与关系曲线时,会导致系统的突变,即船舶的倾覆.     

多机电力系统暂态稳定性的快速计算突变理论模型

根据Ｔｈｏｍ提出的突变理论,将研究等值双机系统暂态稳定用的数学模型转换成相应的突变理论模型,避开费时的非线性微分方程组的数值求解,即可快速算出在经历大干抗后的电力系统能否保持暂态稳定．该方法可提高计算速度,并能保证计算的准确性,为整个电力系统实现综合稳定控制和快速在线动态安全分析预报提供了可能性．     

岩体地下工程局部围岩失稳的能量耗散突变判据

岩体地下工程的围岩稳定评判具有复杂的非线性特征,目前尚无确定性方法量化描述局部岩体系统的塑性失稳过程.在阐释开挖扰动与局部岩体系统失稳概念的基础上,借助突变理论,提出了岩体地下工程局部围岩系统开挖失稳的能量耗散突变判据.根据能量耗散原理及弹塑性有限元算法,定义了塑性耗散能密度(PDED)和表征耗散能(RPDE)的概念.通过表征耗散能突变特征值D判断系统失稳的状态,通过单元塑性耗散能密度的分布情况判断引起失稳的大致局部部位以及塑性破坏的可能程度.对锦屏一级水电站大型地下洞室群施工开挖过程进行了稳定分析,结果表明,该判据能够量化反映洞室局部围岩系统失稳的行为过程,与工程实践较为吻合,具有一定的工程参考价值.     

火灾现象与非线性（II）—突变火灾学

指出突变是引发火灾或使火灾害扩大最重要的非线性机制之一,大火灾过程中大量存在,阐述了突变火灾学的主要任务在于分析火灾系统中非连续性现象的突变机理,寻找火灾系统非连续性现象的控制途径,定性分析火灾系统动力学特性,及对火灾系统非连续性现象进行突变分类,认为其它学科如物理学、化学、生物学、地学、天文学、灾害学乃至社会科学也可采用类似的方法建立相应的突变学分支学科和相应的突变分类方法,从突变动力学观战观战分析了副射控制下均温热爆炸系统的突变特性,揭示了该系统的点火行为具有尖点突变机理。     

Bifurcation and catastrophe of seepage flow system in broken rock

The study of dynamical behavior of water or gas flows in broken rock is a basic research topic among a series of key projects about stability control of the surrounding rocks in mines and the prevention of some disasters such as water inrush or gas outburst and the protection of the groundwater resource. It is of great theoretical and engineering importance in respect of promo-tion of security in mine production and sustainable development of the coal industry. According to the non-Darcy property of seepage flow in broken rock dynamic equations of non-Darcy and non-steady flows in broken rock are established. By dimensionless transformation, the solution diagram of steady-states satisfying the given boundary conditions is obtained. By numerical analysis of low relaxation iteration, the dynamic responses corresponding to the different flow parameters have been obtained. The stability analysis of the steady-states indicate that a saddle-node bifurcaton exists in the seepage flow system of broken rock. Consequently, using catastrophe theory, the fold catastrophe model of seepage flow instability has been obtained. As a result, the bifurcation curves of the seepage flow systems with different control parameters are presented and the standard potential function is also given with respect to the generalized state variable for the fold catastrophe of a dynamic system of seepage flow in broken rock.     

基于突变理论的图像匹配

图像匹配是计算机视觉和图像处理中的一个重要内容,它为人们描述或识别图像及解释图像提供了一种重要的特征依据.本文尝试利用突变理论研究图像的突变特征,从突变的角度进行图像匹配,通过尖点突变理论建立突变模型,找出图像的突变点,再对突变点粗匹配和精匹配进行匹配操作,然后判断其一致性.本文算法简洁有效.     

Application of Catastrophe Theory in 3D Seismic Data Interpretation of Coal Mine

1 IntroductionCatastrophe theory is a new mathematics subjectdeveloped in 1970s, which is part of nonlinearscience and a branch for studying discontinuousphenomenon. Seven elementary catastrophe modelshave been developed, including fold catastrophe, cuspcatastrophe, swallowtail catastrophe, elliptic umbiliccatastrophe, hyperbolic umbilic catastrophe, butterflycatastrophe and parabolic umbilic catastrophe[1-8].Generally speaking, catastrophe theory means cuspcatastrophe model which categorizes …     

以尖点突变模型为边坡临界失稳的判据研究

边坡的失稳判断是有限单元强度折减法的一个重点,对目前经常采用的3种判据分别讨论,结果表明：以点的位移突变作为判据比以塑性区贯通和以解的不收敛作为判据更可靠。依据突变理论,建立起水平方向最大位移和折减系数的尖点突变模型,以此作为边坡临界失稳的判据,将失稳判据量化成一个确定的值,并给出判断的方法,消除了计算中人为因素的影响。算例表明,采用该模型作为判据,能体现边坡失稳过程中的突变性,物理意义明确,与极限平衡法计算结果较一致。