船舶航行的模糊模型建模及航向控制

为了进一步对船舶行操舵控制的研究,应用模糊系统理论对船舶航行操舵控制建立了一个模糊模型;并彩神经网络方法对模糊模型的参数进行了辨识和估计,此模糊模型的建立使控制设计摆脱了数学模型,同时为下一步进行控制方案选择和设计打下了基础,仿真结果表明,船舶航行模糊模型及参数辨识方法是有效的,并给出针对某一船舶的模糊模型的具体形式;仿真结果也表明了船舶航行控制效果良好性。     

水下航行器水动力系数计算方法

为了高效地求取水下航行器的水动力系数,本文提出了一种空间拘束运动模拟方法。该方法仅需一次算例就可求得方程中的全部水动力系数,在保证计算精度的同时极大地缩短了计算周期。为了验证该方法的准确性,利用航行器完成了平面机构运动试验并模拟分析该试验的数值。2种计算流体动力学方法得到的水动力系数值接近。说明在设计初期,用空间拘束运动模拟方法代替现有的常规平面拘束运动数值模拟,快速求得设计艇型的水动力系数是可行的。此外,该方法的计算结果与水池试验数据的误差较小,进一步表明该方法的可行性。     

船舶控制模型的建立及仿真

在给定航空母舰主尺度及线型图的基础上，建立了不同浪向下船舶纵向运动的水动力模型，采用微分方程的最小二乘拟合法，将水动力模型经为一个仅随舰船的航向，航速变化，而与频率无关的控制模型，并对其幅相特性，能控制观性及稳定性加以验证，仿真结果表明了该控制模型是合理的。     

暴雨山洪水动力学模型及其简化模型的比较研究

2维水动力学模型及其简化模型(运动波模型和扩散波模型)被广泛地用于暴雨山洪等问题研究,但由于缺少相关的规范来指导不同模型的应用,给暴雨山洪问题的模拟和研究造成了困难。首先从基本控制方程出发,分析了水动力学模型、运动波模型和扩散波模型在物理机制上的差异。然后将3个模型用于试验室条件下的非恒定旁侧入流、降雨径流算例和三甲乡暴雨山洪算例,探讨了不同模型的适用性和可靠性。结果表明:不同的模型由于理论上不同程度的简化导致应用范围和计算精度存在较大差别,简化的水动力学模型即使在率定的糙率下也不能准确模拟试验条件下的降雨径流过程,而在研究自然尺度下,如三甲乡山洪过程中也有很大的不确定性。为了准确地预报山洪过程,必须采用完整的浅水动力学数学模型。     

超空泡航行体尾舵展开过程水动力载荷数值研究

超空泡航行体全沾湿航行阶段尾舵展开过程的流体动力载荷对于航行体稳定性分析以及尾舵机性能设计具有重要影响。建立了基于重叠网格技术和网格域间相对运动思想的尾舵展开过程数值计算方法;结合超空泡航行体设计需求,研究了尾舵不同展开速率、不同攻角状态展开以及尾舵展开前后的水动力载荷变化规律;通过对尾舵附近速度矢量场、压力场以及尾舵表面压力系数分析,揭示了尾舵不同状态的流体动力载荷变化原因。研究成果对超空泡航行体尾舵展开过程流场特性研究具有重要参考价值,同时为尾舵机性能设计提供了重要设计依据。     

船舶操纵线性水动力导数计算方法研究

以粘性流场中船舶操纵水动力预报为研究背景,通过对商用计算流体力学软件FLUENT的二次开发,采用其动网格技术以及后处理系统,对大型船舶的线性水动力导数进行了数值计算.考虑变舵角、斜航、纯横荡、纯首摇运动状态,得出随船坐标系下作用于操纵运动船体的水动力及力矩,并对之采用最小二乘法进行曲线拟合得到船舶操纵运动的线性水动力导数,数值计算结果与理论估算值吻合.稳定的计算结果表明该方法可用于复杂船舶运动的水动力导数计算.     

粘性流场中船舶操纵水动力导数计算

以船舶操纵水动力预报为研究背景,通过对商用计算流体力学软件FLUENT的二次开发,采用其动网格技术以及后处理系统,对粘性流场中大型船舶操纵水动力导数进行了数值计算.船体按照斜航、不同舵角、纯横荡和纯首摇等状态做运动,得出随船坐标系下作用于其上的水动力及力矩.通过进行基于最小二乘法的曲线拟合,最终求得船舶操纵水动力导数.计算结果表明,纯横荡运动和纯首摇运动的水动力与运动无因次频率呈现较好的线性关系,间接验证了所提出的计算方法适用于复杂船舶运动的水动力导数计算.     

用面元法预报船舶螺旋桨的水动力性能

利用基于速度势煌低介面元法预报船舶螺旋浆的不动力性能,文中采用了计算较为简捷的关于扰动速度势的基本积分微分方程,并采用双曲面形状的面元以消除面元间的缝隙,Newton-Raphson[迭代过程被用来在浆叶随边满足压力Kutta条件,使浆叶上下表面的压力良好的一致性,在计算面元的影响系数时,应用了Morino导出的解析计算公式,加快了数值计算的速度,为避免数值导中的奇异性,用Yanagizawa方法求得物体表面上的速度分布,最后用本文方法预报了普通浆和大侧斜浆并与实验数据及其它计算结果进行了比较分析。     

基于卡尔曼滤波的水动力模型实时校正方法

提出交替卡尔曼滤波方法,即联立连续方程和动量方程,分别以水位、流量作为状态量建立滤波器方程进行两滤波器交替计算,较好地解决了校正过程中不同类型状态量之间共同校正的问题.对长江干流局部河段进行实例验证,采用三峡水库135 m蓄水阶段的水文资料预报6 h洪水过程,其结果表明本文校正预报方法对提高实时预报精度有效.     

量子流体动力学等温模型的拟中性极限

研究三维量子流体动力学等温模型,它是用来模拟超小半导体器件发生量子效应的宏观量子模型之一,反映了电子浓度、电子速度以及静电场位势之间的非线性关系.该模型中含有非线性三阶导数项,这在数学上给研究该模型带来了困难.在周期边界条件下,利用能量泛函方法和弱收敛紧性方法证明了当德拜长度趋于零时其光滑解收敛于不可压缩方程的强解     

2维水动力模型中入流边界优化处理方法

在极端暴雨事件频率和强度不断加剧的趋势下,防洪安全面临着极其严峻的考验,研究河道洪水演进、漫溢及淹没过程,有效评估洪水灾害风险就显得尤为重要。为精确模拟河道洪水演进过程,本文采用基于非结构网格有限体积法建立的二维水动力模型,构建了一种基于虚拟单元法的入流边界改进方法。该方法采用基于地形网格数据的纵断面提取法以近似确定深泓线的位置,从而计算出河道平均纵比降;在入流边界各网格上以均匀流的方式入流,计算出不同流量下的对应水位;依据各网格上的水深和入流边长计算权重以合理地分配流量,再结合单宽流量边界条件确定边界外侧虚拟单元上的水力要素,最后耦合至模型通量部分进行计算,实现入流模块的优化。将该方法应用于Toce河物理模型试验的模拟,在入流边界附近计算出的水位、流速和流态都更为合理;河道中各测点水位与试验数据吻合度较高,洪水到达测点时间及各点间洪水运动传播时间与测量值较为接近,纳什效率系数在0.82~0.95之间,验证了该方法的可行性和模型的准确性;并且在单机上用时86s完成计算,效率较高,表明模型能高效准确的模拟洪水演进过程。通过对入流模块的改进优化,模型可以更好地应用于洪水演进过程的模拟预警及灾情评估工作,为洪水灾害管理决策提供技术支撑。     

基于物理模型的船波模拟

从水波动力学出发,利用基于物理的模型对船舶航行时产生的波浪进行模拟,通过在船头、船肩部设置正压力点,在船尾设置负压力点并调节压力的大小,可模拟出头浪、尾浪和侧浪。使用粒子系统模拟了船波运动过程中产生的浪花。     

动态神经网络模型及在电力负荷建模中的应用

分析了静态神经网络在动态电力负荷建模中存在的问题，提出了适用于动态负荷建模的动态神经网络模型，并且给出了具体的训练算法。通过对一个实际工业负荷建模，证明了所提方法的可行性及有效性。     

高速船波浪增阻的一种简化计算及在船型设计中的应用

波浪增阻是船舶在航行中经常遇到的问题,将波浪增阻理论研究结果运用于船舶设计中已成为可能.本文在分析了经典的波浪增阻公式之后,提出一种简化方法,使其计算不用数值积分而得出波浪增阻的近似值,从而简化了计算方法、提高了计算速度.同时给出了阻力影响函数的船型设计方法,通过实际计算,证明了在设计中考虑波浪增阻的必要性.     

Study on the Digital Manufacturing System of Ship Model Surface

Because a ship model surface (SMS) is a large double-curved 3-D surface,the machining efficiency of the cur- rent handcraft manufacturing method are very low,and the precision is difficult to control also.In order to greatly improve the machining efficiency and precision of SMS,based on the CAD/CAM/CNC technology,this paper proposed a model of SMS digi- tal manufacturing system,which is composed of five functional modules (preprocess module,CAD module,CAM module,post- process module and CNC module),and a twin-skeg SMS as an example,the key technologies & design principle of the nodtules were investigated also Based on the above research works,the first set of 4-axis SMS Digital Manufacturing System in China has been successfully developed,which can reduce the machining time of the twin-skeg SMS from 30 working days needed for the cur- rent handcrafting manufacturing method to 8 hours now,and which can control more effectively the precision of SMS also.     

绍兴平原河网防洪排涝水动力模型控制条件分析

绍兴平原的防洪排涝具有一定的典型性和代表性．以绍兴平原河网水动力为对象,全面分析了进入河网的河流控制边界条件和流出河网的水闸潮流潮汐水流控制边界条件;研究表明西部、南部和流出河网的水闸控制条件为重要的边界条件;为研究建立合理的河网水动力模型奠定了基础．     

水质模型及其应用研究进展

运用系统分析技术进行水污染控制系统的规划是现代水质管理的基础和依据，水质模型对整个规划过程起着至关重要的作用。较详细地综合评述了近年来国内外水质模型及其应用的研究进展，并评价了水质模型研究的发展趋势，旨在促进相关研究的发展。