尾流中双气泡声学特性的有限元分析

舰船尾流的声学特性是尾流的主要特性之一,而气泡是形成尾流声学特性的主要原因。通过对尾流单个气泡的主动声学特性分析,建立了气泡的弹性球壳主动声反射/散射特性模型。结合对不同半径气泡声学特性及气泡在尾流中分布的分析,建立了双气泡的结构模型。通过有限元分析模型在周期载荷作用下位移随频率的变化,得到气泡的谐振频率,计算双气泡在主动入射声源作用下的场点分布,得到双气泡的主动声反射/散射特性。     

航速对舰船气泡尾流几何特性的影响

为了了解航速对舰船气泡尾流几何特性的影响,探索不同尺度的气泡在尾流中的作用规律,为气泡尾流的声探测以及鱼雷的尾流自导提供理论依据,该文采用抛物化的雷诺平均纳维斯托克斯（PRaNS）方程、气泡输运方程及k-ε两方程湍流模式,对2类典型船型的远场气泡尾流场进行了建模与分析,数值估算了舰船尾流中气泡数密度的分布特征,比较了不同航速下气泡尾流几何特性的差异,并与实测结果进行了比较,二者吻合得较好。计算结果表明,航速对气泡尾流的几何分布形状影响不大,但对尾流中气泡浓度的大小影响明显。航速越大,相同尾龄时的气泡数密度也越大,尾流特征越明显;在尾流不同尺度的气泡中,半径10μm的气泡尾流浮升角最大;半径52μm的气泡尾流浮升角最小,半径30~50μm的气泡存活时间最长,所以对气泡尾流的探测应以半径30~50μm的气泡为主。     

考虑单气泡运动特性的舰船尾流气泡分布研究

为从理论上分析舰船远程尾流中的气泡分布特征,首先研究了单个气泡在远程尾流中的运动特性及影响要素,重点考虑了上浮速度与传质速率这两个相互影响的耦合因素,构建了完整描述远程尾流场中单气泡上浮运动全过程的动态耦合数学模型;进而利用该模型结合统计分析的思想,提出了一种计算舰船远程尾流场中气泡群整体存留时间、相对数密度和尺度分布...     

舰船尾流及其气泡数密度分布的数值计算

以舰船尾流为水下武器平台的探测对象,研究尾流气泡数密度(BND)分布.采用改进后的雷诺平均Navier-Stokes流动模型和气泡输运理论,建立数值计算模型对尾流BND分布进行计算,并用实测数据验证计算模型.计算结果表明:在纵向上随着离船距离的增大,尾流宽度成小角度扩散;而尾流的深度增幅较大,船尾后方3 000 m处的...     

水面舰船尾流电导率特性与海水温度和气泡分布的关系研究

为了对水面舰船尾流的电导率特性受海水温度和气泡分布的综合影响进行理论分析和计算,在建立物理模型和数学模型时,对于具有垂直温度梯度的海水中水面舰船的气泡尾流,假设检测尾流的电导率探头极间的气泡分别呈任意分布和均匀分布,获得了海水温度、气泡半径、气泡数密度及气泡分布方式对非尾流区海水电导率与尾流电导率之差δK的综合影响规律。结果表明,不论探头极间的气泡呈何种分布,当海水温度变化范围为10~16℃、气泡半径小于100μm、气泡数密度为2.16×108~6.4×1010颗/m3时,δK都随着海水温度升高或气泡半径增大或气泡数密度增加而增大;在海水温度和气泡半径及气泡数密度都给定的条件下,探头极间的气泡分别呈任意分布和均匀分布所对应的δK相差很大,后者约为前者的2.6倍。     

水雷主动声引信抗尾流干扰研究

本文研究了舰船和尾流的声反射特性，分析了它们之间的区别。根据大量的实测数据，提出了主动声引信抗尾流干扰的方案和措施，在实际应用中取得了良好的效果。     

尾流自导鱼雷防御系统接收信号模型及参数优化

针对目前尾流自导鱼雷对舰艇的严重威胁,从舰艇尾部反尾流自导鱼雷的角度出发,分析了尾流回波信号的声学特征模型。研究表明,尾流回波声压主要取决于气泡尺寸、数量,舰船吃水深度和航速及基阵发射频率等因素。根据所研究模型和国外实测尾流气泡半径和密度数据,对比于鱼雷回波信号,对防御系统的主要参数（如发射频率、发射脉宽和周期以及工作距离和深度等）的选取和优化进行了理论研究,提出了设计原则和参数选择范围,该研究可为反尾流自导鱼雷防御系统的仿真信号生成和参数选择提供理论依据。     

基于Hough变换的水中气泡群特征参数提取方法研究

舰船气泡尾流场特征检测是舰船隐身性能研究和尾流自导鱼雷制导效能研究的基础,目前用于水中气泡群特征检测的方法主要是基于高速摄影的图像采集法。针对舰船尾流气泡群图像背景噪声大、气泡重叠度高的特点,提出一种基于改进Hough变换的气泡群特征参数提取算法,实现对大数密度、多重叠水中气泡群图像气泡检测及气泡半径分布计算。用上述方法检测实验室采集到的水中气泡群图像的气泡数及尺寸分布,并与图像实际气泡数进行比对,检验了所提算法准确性,为舰船气泡尾流场特征检测提供了新的思路和手段。     

声尾流自导系统接收信号模型研究

研究了利用尾流回波信号、海面混响和航行噪声的声学模型生成作用于反舰自导接收通道时域信号的方法，并用上述声学模型，以国外对驱逐舰尾流气泡浓度测量数据和选取的自导参数为依据进行了定量计算，得到的波形与实航记录的波形相比具有一致性。研究结果可为电子注入式声尾流自导半实物仿真系统的信号生成提供依据。     

舰船尾流场激：光位移探测技术研究

舰船尾流场中的大量微气泡会使通过它的激光产生比普通海水强烈得多的散射效应,尾流场中微气泡的前向散射占主导地位,且在一定入射波长下,相对散射光强与气泡半径呈线性关系,气泡半径越大,对激光的散射越明显,这样照射到接收器上的光斑位置就会发生偏移,通过对接收器上光斑中心位置的计算,可以达到探测尾流场的目的。试验结果表明,当激光束穿过模拟尾流区域时,光斑中心距源点距离将发生明显变化,其方差将增大几倍到几十倍,通过检测激光束位置的偏移量为尾流的探测提供了一种途径。     

一种舰船尾流特征消除方法

介绍了一种减少海水中微气泡数量以消除舰船尾流特征的方法，采用超声波能量发射到海水中舰船尾流存在的区域，频率为0．5～2．5MHz范围内某个单频超声波。     

某舰船控制柜的有限元静强度分析

针对舰船控制柜的使用环境具有比较严重的横倾工况的问题,对控制柜的承载结构进行有限元力学仿真.在减震器位置施加位移全约束,模拟控制柜横摇45°环境,同时施加横向2g和垂向1g加速度的冲击,并进行计算验证.计算结果表明:最大应力在减震器底座安装螺栓处,大小为191.2 MPa,低于材料许用应力235 MPa,满足设计要求,通过理论分析,降低了设计的风险,减少了后期重复的设计,节约设计成本,为产品的设计提供了理论依据.     

冲击载荷工况下履带车辆托带轮力学分析

在履带车辆托带轮受力分析的基础上,用有限元软件ANSYS建立了履带车辆托带轮的三重非线性有限元模型;以某型车托带轮为例,计算并绘制出轮缘、轮盘的载荷与变形曲线.同时建立了此托带轮3种有限元模型,并把该3种模型的应力及变形计算结果进行比较,找出了既满足精度要求又使计算时间最短的计算模型.     

水面舰艇对抗尾流自导鱼雷的措施及尾流自导鱼雷的对策

综合阐述了水面舰艇对抗尾流自导鱼雷的措施及尾流自导鱼雷的对策，详述了水面舰艇对抗尾流自导鱼雷的2种措施：尾流特征抑制和制造假尾流。尾流特征抑制包括尾流气泡合并法和尾流能量吸收法。在气泡合并法中应将换能器（或基阵）拖放到舰船螺旋桨尾流初始扩展结束、舰艏尾流和湍流边界层尾流的汇合处。能量吸收法吸收螺旋桨尾流中的机械能。这2种方法降低了尾流中微气泡数量，现有尾流自导鱼雷很难与之对抗。鉴于尾流自导鱼雷应能识别真假尾流，考虑真假尾流中气泡群运动特性的差异，建议用估计尾流回波瞬时频率均值的方法鉴别真假尾流，可在现有尾流自导系统中增加尾流识别电子部件，并补充修改工作程序和弹道程序，提出对抗假尾流的2个弹道设计原则。     

基于退偏效应的尾流激光探测与寻迹方法

利用不同尺度气泡与海水介质对激光散射后退偏状态的差异性进行尾流检测并实现尾流寻迹。仿效声尾流导引的模式,通过尾流中不同密度、尺寸气泡群与海水水体的分辨达到对尾流边缘区域的识别。试验结果表明,本文的方法能够有层次地分辨不同密度、尺度气泡散射体和海水介质的回波信号,并反映出气泡密度对散射光退偏效应的敏感性。试验结果具有一定的规律性,表明该方法可以实现探测器对进出尾流的甄别。     

一种基于偏振特征的激光尾流探测方法

对激光经气泡、水体散射后偏振特征的变化进行理论分析,研究舰船尾流的几何模型和气泡分布规律,提出了一种基于偏振特征的激光尾流探测方法。利用偏振光探测优势对探测器进出入气泡尾流的舷别信息进行分析,对所提出的方法进行了可行性实验研究。实验结果表明：偏振光探测装置可有效地分辨尾流区和非尾流区的散射光回波信号;当激光通过不同尺度、不同密度气泡区域时,探测器接收到的回波信号亦不同,且信号特征有规律可循。该方法能初步对尾流的舷别信息进行甄别,为尾流自导鱼雷探测舰船尾流从而进行目标跟踪提供了依据。     

传动箱有限元强度计算与优化

该文讨论某传动箱的有限元刚强度分析计算与优化,首先对结构复杂的传动箱在实际工况载荷作用下,进行结构刚强度计算与校核,然后根据计算结果,对传动箱结构提出优化和减重等措施.本计算使用的软件是有限元分析软件ANSYS,为使计算更准确,作者特别编写了施加轴承载荷的程序模块Bearing.此外,还介绍了有限元分析计算的经验.