深水池造波系统数值造波仿真研究

造波系统作为哈尔滨工程大学新建多功能深水综合试验水池的重要组成部分,对其进行相关的数值仿真研究具有现实意义.基于摇板式造波机理论和阻尼层消波思想,使用VOF方法,结合RNGk-ε模型,通过求解Navier-Stokes方程,建立了与该深水综合试验水池相应的二维数值波浪水池,对深水池造波机生成二维规则波及不规则波时的情况进行了数值造波仿真,给出了该数值波浪水池的波浪衰减规律,数值计算的结果表明,数值波浪水池内可以长时间地产生稳定的规则波和指定谱型的不规则波,为深水池造波机控制系统调试及水池波形的测量提供了依据.     

三体船波浪增阻与纵向运动数值模拟及试验研究

为了研究三体船航速及不同波陡波浪参数对其波浪中增阻及运动响应的影响,本文首先对三体船在静水中的阻力进行了数值模拟;其次,通过数值模拟计算了三体船在迎浪规则波中总阻力及纵向运动响应,进而得到波浪增阻,并根据试验结果对数值计算结果进行了验证;最后,研究了三体船在短波和长波中波浪增阻和纵向运动响应随波陡变化的非线性特征.研究...     

不规则波中船舶横摇参激振动敏感度分析

利用庞加莱图分析了不规则波中船舶横摇参激稳定性对设计参数的敏感度。船舶在波浪中运动产生的时变稳性高使船舶横摇处于参激不稳定状态,激励引起大角度横摇运动。不规则波下的船舶参数横摇分析存在较多挑战。以巴拿马型集装箱船为例,依据具有非线性阻尼和非线性回复力矩的非线性横摇运动方程,采用动力学庞加莱图,针对规则波和不规则波2种情况,分析了船舶横摇幅值对设计变量的敏感度。分析表明,不规则波与规则波中的参数敏感度有所不同,线性横摇阻尼和非线性回复力矩对不同波浪条件下的横摇幅值影响不同,依据不规则波浪进行船舶参数横摇的分析研究有着不可替代的意义。同时,横摇幅值对非线阻尼是不敏感的。     

结构吸波材料的设计与性能预报

雷达吸波材料的吸波性能通常以吸波材料对电磁波的功率反射系数来表示．功率反射系数是各层的厚度、磁导率和介电常数的函数．本文选用多变量函数的搜索方法，利用Hooke-Jeeves算法由C^ 编译器依据传输线理论编制了优化设计程序，对所选用吸波剂MnO和ZnO铁氧体材料进行了计算，并掺入适量的Fe3O4控制自然共振吸收频率，利用共振机理，实现了在较大程度上展宽频带。同时将利用Lichtenecher公式计算出的各个吸收剂成分用环氧树脂作粘结剂，复合成吸波材料，进行了吸波性能测试。结果发现，随着环氧树脂成分的增加，复合材料的电磁参数呈现降低趋势，因而在复合过程中合理地控制环氧树脂的成分，可以得到各层复合材料所需要的电磁参数。     

基于Windows的摇板式造波机波浪模拟技术研究

造波机是船模耐波性水池主要的实验设备,其波浪模拟性能对船模耐波性试验具有很大影响．以早期从国外引进的水池摇板式造波机为研究对象,分析了该造波机的系统构成,介绍了利用摇板式造波机在船模试验水池中进行人工波浪模拟的原理及控制方法．给出了造波控制系统的传递函数及波浪目标谱的修正方法,并将原DOS系统下的系统控制应用软件进行升级改造,开发出适用于WINDOWS操作系统下波浪模拟控制程序．提出了利用VB软件编制实时控制应用程序时确定控制信号离散周期与生成软件定时器的方法,使造波机在WINDOWS环境下也能在水池中进行规则波与二维非规则波的模拟,恢复了该造波机对二维非规则波的模拟功能．通过试验测试及实际工程项目的验证,取得了满意的效果．这一技术可为造波机控制系统设计与改造的研究人员提供参考．     

基于GN模型的孤立波碰撞数值模拟

为验证GN模型在模拟非线性波相互作用方面的性能,对2个孤立波迎面碰撞问题进行数值模拟.对Demirbilek和Webster提出的GN模型的算法进行改进,提高了计算效率.考察了使用2种不同造波边界条件对孤立波数值模拟的影响.使用Level Ⅱ浅水GN波浪模型对2个孤立波的迎面碰撞问题进行数值模拟.GN模型给出了碰撞过程...     

波浪上船体与液舱晃荡耦合的非线性时域模拟

为研究外流场非线性对船体与液舱晃荡耦合运动性能的影响,本文基于势流理论提出一种计算波浪中船体与液舱晃荡耦合的时域混杂法.该方法对外流场的入射波力和静恢复力计算考虑了波浪环境下瞬时湿表面的非线性影响;对于内部流动的液舱晃荡采用时域边界元法,将该舱液面引起的力矩进行修正,实现对规则波不同工况下耦合运动时历的求解.本文以S1...     

复杂圆柱型波能装置能量转换特性研究

针对波能装置转换效率优化问题,基于线性规则波理论和粘性阻尼建立了复杂圆柱形振荡浮子的一维运动方程,从而得到了振荡浮子的固有频率和阻尼因素表达式,并推导了最佳阻尼和最佳弹簧下波能装置的最优转换效率表达式.研究中采用分离变量法得到了整个无限区域的势函数表达式及振荡浮子附加质量、阻尼系数和波浪激励力表达式.数值计算发现,在某些工况和波浪频率下,振荡浮子的阻尼系数为负值,理论上说明波能装置有发生尖锐共振的条件,此时波能装置将吸收无穷多的波浪能量.     

四鹰头周向均布波浪能浮标模型试验

针对波浪运动的随机性和分散性,本文设计了一种四鹰头周向均布波浪能浮标模型,利用重力式蓄能器将俘获的波浪能转换为重力势能.在造波水池内对试验装置在不同波况下的出力、能量转换效率、姿态稳定性进行了试验.结果表明:在最优波况和负载的规则波、不规则波试验中,模型的最大俘获效率分别高达46％、28％,验证了设计的合理性,为下一步...     

超大型船舶变截面梁分段模型的载荷试验研究

为了验证船体弹性效应对波浪载荷的影响,在拖曳水池进行了某超大型高速船舶的分段模型试验.介绍了分段模型的设计原则,并改进了传统的分段模型,采用变截面梁对船体刚度进行模拟,分析了不同航速与模型分段数量对总弯矩响应中高频和低频成分的影响,并对极限海况下规则波和不规则波中的弯矩响应进行分析,发现了颤振现象,计算了颤振响应在总弯矩中所占的比重.最后,分别依据刚体理论、线性与非线性水弹性理论对该船的波浪载荷进行了预报,通过比较发现刚体和线性水弹性计算结果与低频弯矩吻合很好,而非线性计算结果与总弯矩吻合更好.     

一种基于脊波变换的数字水印算法

该文针对脊波变换能有效表示二维图像线性奇异性的特点,提出了一种脊波域鲁棒数字水印算法。对图像进行分块有限脊波变换,有选择地在脊波域最大能量方向上的中频系数中嵌入水印,采用奇异值分解方法提取水印提高了检测性能。实验结果表明,算法对噪声、压缩、不规则剪切、亮度、对比度等攻击有较强的鲁棒性。     

快艇在海浪中的运动

首先,根据普通切片法,对具有任意横剖面形状的快艇,建立规则波中的非线性运动方程并步进求解。而后,分别采用时域方法和谱分析方法,予报快艇在不规则波中的运动响应。将计算结果与范围颇为广泛的快艇在规则波及不规则波中的模型试验相比较,其符合程度是令人满意的。     

基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略

海上起重船受风、浪、涌影响会产生严重的船舶姿态变化，造成起重机和货物的位姿变化，对货物和人员存在安全隐患，波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业的安全性、稳定性和精准性影响，对浮式起重船海上设备精准装载作业极其重要。针对补偿平台的迟滞非线性导致的建模困难和控制不精确问题，本文提出基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略。首先，通过实验得到补偿系统的迟滞效应曲线，分析系统迟滞环建立PI迟滞模型，并采用递推最小二乘法辨识模型的各个参数，从而求得系统模型。然后，基于Lyapunov稳定性设计反步控制补偿方法，并结合滑模控制规律加快初始控制速度。最后，将反步滑模法应用于补偿系统，采用MATLAB仿真在规则波和不规则波下的响应来验证算法和模型的正确性，进而在工控机中用C#编写控制程序，驱动运动控制卡控制伺服电机带动电缸进行补偿运动，同时通过传感器采集系统运动的实时数据，并反馈给工控机形成闭环，以期验证补偿平台在补偿规则波和不规则波下的补偿效果。实验结果表明，所建立的Stewart平台PI迟滞模型具有良好的精度，反步终端滑模控制算法在Stewart平台的实际控制中能够很好的补偿波浪运动，相比PID、反步法、强化学习等控制方法，所提出的方法的精度能够满足要求。     

声学计算中不同阶子波谱方法的比较

为了研究子波阶数对子波谱方法计算精度、收敛速度和压缩性能的影响,分别用不同阶子波计算了二维和三维规则结构和不规则结构的声辐射和声散射.结果表明:子波谱法的计算精度和收敛速度随着子波阶数的增加而提高;高阶子波谱法的压缩性能不如低阶子波谱法,二阶子波谱法的压缩特性总体最优.     

3000m起重铺管船铺管作业率研究

针对3 000 m起重铺管船的运动性能,对其铺管作业率做了相应的研究。将模型试验得出的规则波运动响应的每个自由度的n个数据点通过样条差值的方法编写到不规则波响应谱中,并采用变步长勒让德-高斯积分的方法求解出船舶不规则波运行的单幅最大值。同时,与SESAM程序软件的计算结果作对比,经研究,验证了该计算方法的有效性。最后,将计算出的一系列单幅最大值与相应校准值作比较,根据海况资料,将所有满足条件的一系列不规则波的发生概率相加,则起重铺管船在特定工况下的铺管作业率得到了求解。     

不规则波中浮式平台波漂力及运动计算研究

为研究分析系泊浮式生产储油平台波浪漂移力计算精度和耦合运动时域模拟的方法，本文使用自主开发的一阶泰勒展开边界元方法对某浮式生产储油平台在压载工况下的频域波浪漂移力进行了计算，并与商业软件AQWA、WAMIT计算的漂移力结果作对比分析。在频域计算的基础上，使用基于异步耦合方法开发的系泊浮体耦合运动分析程序对浮式生产储油平台在多个不规则波海况下的非线性运动响应进行时域模拟，并与模型试验测试结果作对比，分析了数值模拟精度。从结果显示可知计算结果吻合较好，即使是更为复杂的海况，在海浪和海流同向的情况下，异步耦合分析程序也能获得与模型试验较为一致的结果。     

水流对聚焦波特性影响的数值模拟

为了研究水流对聚焦波浪特性的影响规律,利用势流理论建立了聚焦波和水流混合作用的完全非线性数值水槽模型,在时域内利用高阶边界元方法进行模拟,并采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面.通过实时模拟造波板运动在均匀水流中产生聚焦波浪.通过对比发现,该数学模型可以准确模拟聚焦波浪的传播变形过程,并进一步研究了水流对聚焦波的影响,包括对聚焦波浪峰值、聚焦位置和聚焦时间的影响等.     

一种改进的生成SPWM波形的切线采样法

介绍了用计算机控制的交流变频调速系统中产生SPWM波的一种新算法，阐述了该算法的原理，分析了该算法实时计算量及其采样精度，并与规则采样法作了比较．结果表明：该算法改进了规则采样法，其采样精度与规则采样法相比有较大提高而增加的工作量很小，开关点更接近于自然采样法，最后分析了用单片机实现该方法的可行性．     

基于MUSIC法和Capon法的波达方向估计

在阵列信号处理中,为了正确接收信号,在知道信源数的情况下,必须要知道信号的来波方向．分析了在阵列信号处理中用于估计来波方向（DOA）的MUSIC方法和Capon方法原理及算法的实现过程,用Matlab仿真实验,比较两种算法在无噪声和有噪声情况下的性能．     

作用在小直径桩柱结构上的波浪力研究综述

归纳了工程中用于计算波浪力的Morison方程中涉及的研究成果。分别从阻力系数和惯性力系数,规则波与不规则波,二阶力和线性化等方面进行了论述。对目前该领域的研究给出了系统的介绍和总结。