空泡外形对超空泡航行体机动回转运动影响

提出超空泡航行体空泡流型概念,将航行体外形、空泡外形、航行体外形与空泡外形匹配统一用超空泡航行体空泡流型描述,用定量关系表达超空泡航行体流体动力特性;建立机动回转运动超空泡数学模型,推导回转运动超空泡外形表达式;研究超空泡航行体由直航运动过渡到稳态机动回转运动过程,给出该过程中超空泡外形变化规律;分析角速度、离心力对机动回转运动超空泡外形影响,揭示该两因素对超空泡外形变化影响程度;以空泡外形与航行体外形匹配为约束,对机动能力进行初步评估,通过仿真计算获得表征航行体机动能力的临界回转角速度。     

Numerical Simulation for Ventilated Supercavitation High Speed Underwater Vehicle

Supercavitation is a revolutionary technique to achieve high drag reduction for underwater vehicle. It can help us to break through the conventional speed barrier. This article presents a numerical algorithm for ventilated supercavitation flow field based on mixture multiphase flow model, briefs the calculation results and compares them with that tested in high-speed water tunnel and towing tank. The mathematical model, its numerical calculation method, computational region and boundary conditions are discussed in detail. Some pertinent nondimensional parameters about the ventilated supercavitation, such as geometrical configuration of supercavity, drag coefficient and ventilation rate are investigated. Reynolds number is selected to predict gas ventilation rate instead of Froude number. Finally, based on the test and simulation results, a semi-empirical formula of the ventilation rate estimation suitable for different conical angle caritators is proposed.     

潜艇垂射导弹出筒姿态的研究

导弹出筒姿态是影响全系统性能的重要因素.通过建立潜射导弹动力学模型,研究了艇速、适配器刚度等发射条件对潜载垂直发射导弹在横向流作用下的受力和出筒姿态参数的影响.数值解析结果表明,增大艇速会使导弹的承受载荷变大,出筒姿态恶化;提高适配器的刚度可以有效减小弹体出筒时的俯仰角度以及角速度.     

超空泡航行体前部线型对空泡生成速度影响实验研究

基于航行体超空泡理论和格兰威尔线型设计方法,设计了3种具有不同前部线型的航行体模型。并针对所设计的3种模型和具有锥形前部外型的航行体模型在西北工业大学水洞进行了超空泡生成速度的实验研究。结果表明:①航行体前部线型对超空泡生成速度的影响程度与航行体的轴向压力分布和斜率分布有关,模型表面的压力和斜率轴向分布曲线越平坦或变化率越小,越有利于提高航行体超空泡生成速度;②航行体超空泡生成速度与通气流量有关,增大通气流量可以减小航行体超空泡生成时间。文中结果为提高航行体超空泡生成速度提供一条技术途径和研究方法。     

一种改进的自动调整提前角导引算法

应用自动调整提前角导引算法作为足球机器人截获足球的控制算法,针对传统的自动调整提前角导引算法实施过程中产生的提前角超调现象,提出以目标位置与基准轴位置的相对变化趋势作为基准轴调整的判断基准,设计了改进的自动调整提前角导引算法。同时对传统算法和改进算法进行了深入剖析,以两轮差动式足球机器人为导引对象,在相同初始条件和目标运动特性前提下,对传统算法和改进算法的实施效果进行了仿真比较,仿真结果证明了改进的自动调整提前角算法有效地抑制了提前角超调现象,并且有利于导引过程中快速稳定地达到理想提前角,比传统算法具有明显的优越性。     

水下热动力推进系统的无级变速控制研究

对水下热动力推进系统进行无级变速研究是提高武器作战效能的需要,而对系统实施闭环控制是实现无级变速的必然.文章从系统物理特性、可实现性以及安全特性出发,建立了适用于闭环控制律综合的数学模型,基于非线性变结构控制原理设计了控制率,并首次在实验室条件下实现了热动力水下航行体的无级变速控制.实验证明所设计的控制率很好地实现了对航行体航深、姿态的补偿,使航速具备了跟踪时变信号的能力;燃烧室压强控制无超调,保证了系统的安全性;利用航速与航深的制约关系.使动力系统潜力得到了充分发挥.     

iSIGHT在运载器出水弹道优化设计中的应用

在无动力潜射导弹运载器大深度发射出水弹道设计中,由于设计参数众多,约束条件复杂,手工进行时序弹道控制方案设计与调优是一件十分繁琐的工作,需要很多的经验与技巧,且不能保证获得最优控制方案。该文采用多学科集成优化设计软件iSIGHT对出水弹道控制方案优化设计进行了建模与研究,不仅实现了设计过程的自动化,提高了设计效率,而且获得了性能优化的出水弹道控制方案,为运载器出水弹道性能的改进设计提供参考。     

水雷攻击直升机弹道设计与仿真

针对传统水雷无法防范直升机的猎雷、扫雷问题,提出了利用水雷出水攻击直升机的解决方案,分析了出水过程中介质发生突变时水雷的受力变化,建立了水雷水中、空中运动方程组和直升机的运动数学模型,设计了水雷的出水攻击弹道,并通过仿真程序对攻击弹道进行研究。仿真结果表明,所设计的水雷攻击直升机弹道是可行的。     

头支撑下空化器外形对通气超空泡的影响

目前,空化器外形对超空泡形态的影响研究都是在空化器前的流场未被干扰时进行的,当水洞试验因采用头部支撑方式而影响了空化器前的流场时,通气超空泡形态随空化器外形的变化规律尚不明确。本文应用计算流体力学(CFD)仿真软件FLUENT,参照头支撑下通气超空泡生成的试验模型,建立了随空化器直径、连接杆直径和空化器锥角变化的仿真模型。在通气量一定的情况下,通气超空泡的长度和长径比随头支撑连接杆的增大而增大,随空化器直径的增大而减小,随空化器锥角的减小而增大,并深入研究了空化器外形对空泡尺寸的影响规律,为水洞超空泡试验在头支撑方式下空化器外形的设计提供参考。     

潜射导弹运载器水弹道动力学系统辨识

运用基于单纯形的模拟退火算法对某潜射导弹运载器水弹道动力学系统进行了辨识，并探索了未建模不确定性及待辨识参数矢量的维数对辨识精度的影响。结果表明：未建模不确定性对辩识精度的影响较大，而待 辨识参数矢量维数的影响较小；在克服未建模不确定性后，通过采用现代辨识技术可以获得系统的较完善模型。