基于CFD的ROV航速预报

基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）理论，根据剪切应力传输 （Shear Stress Transfer，SST）模型 湍流模型数值求解和雷诺平均方程（Reynolds-Averaged Navier-Stokes equation，RANS）原理，通过切割体网格划分法计算三自由度运动模式下遥控无人潜水器（Remotely Operated Vehicle，ROV）的二阶阻尼系数、线性阻尼系数、ROV附加质量，建立ROV三自由度动力学模型。采用STAR-CCM+计算单个导管螺旋桨的各水动力数值，考虑ROV对导管螺旋桨的影响，计算其水动力性能。在此基础上，进行ROV动力与阻力的匹配，提出一种基于回归曲线法的航速预报方法以实现ROV航速预报。结果表明：单独螺旋桨产生的推力之和可作为ROV的总推力；在固定螺旋桨转速的情况下，在预估航速附近设置多个航速点，通过迭代法和回归曲线的方法确定此转速下推力与阻力相等的航速点，可实现螺旋桨不同转速下ROV航速的预报。     

自升式风电安装平台半浮态作业安全性评估

为解决目前在规划风场海域作业的自升式海上风电安装平台不能满足现有的海上风机设备安装的问题,提出一种自升式风电安装平台半浮态作业方案.采用Sesam的Wadam模块进行波浪载荷预报,计算得到不同吃水下的波浪载荷.分析风力方向为90°(横风)时,不同吃水下的风电安装平台的风载荷和流载荷.在此基础上,建立整船有限元模型,采用...     

远场水下爆炸结构动态响应的数值模拟方法研究

远场水下爆炸载荷作用下结构动态响应的数值模拟方法的研究一直是国内外专家关注的热点。针对远场爆炸中冲击波传播的消散过程,将爆炸冲击波载荷直接加载于结构附近的水域面,基于DAA和Taylor板理论,提出简化的改进数值计算方法。采用有限元软件模拟水下爆炸的冲击波传播,通过与经验公式对比,表明只有当水域网格较小时,才能比较真实的模拟冲击波传播过程。最后通过文献中的实验验证了改进方法的准确性,该方法可有效的分析远场水下爆炸下结构的非线性动力高频响应。     

水下接触爆炸载荷作用下多层板壳破坏概率分析

为研究水下接触爆炸载荷作用下舰船防护板壳结构的可靠性，取钢板弹性模量、切线模量、极限强度和炸药密度作为基本变量，利用随机数生成程序得到50组随机变量的样本值；利用有限元程序LS-DYNA对水下接触爆炸作用的多层板壳结构进行仿真计算，得到各层板的最大应力值；通过检验，最大应力服从正态分布，提出了破坏指标的概念，求得各层板及板壳结构系统的破坏概率．结果表明，在被装药量为460kgTNT的武器攻击时，整个防护结构完全破坏的概率很小．该方法可很好地解决爆炸作用下结构的可靠性问题，为工程结构的防护提供了参考．     

一种多通道探地雷达数据实时融合方法

针对不同工程实例的需求,采用新的处理方法,使多通道探地雷达能在一个视图中实时输出所有通道信息。该方法以数据融合技术为基础,具体实现分为三步:首先,进行带通滤波、时空校准和坐标转换等预处理;然后,采取信息熵这一度量参数和加权平均的融合准则进行实时计算;最后,利用自动增益对融合数据补偿、增强。多通道探地雷达数据实时融合结果能同时显示所有通道检测到的目标或异常,根据各通道信息熵的大小,能在发现目标的同时进行快速定位。该方法使多通道探地雷达的数据显示突破了传统方式的局限性,改善了滞后性,满足了工程应用对目标快速定位的要求。     

舰船舷侧防护结构在水下接触爆炸荷载下的破坏分析

爆炸荷载作用下板架结构的破坏变形是非常复杂的非线性动态响应过程.采用能量原理,对4层板架结构在接触爆炸荷载作用下的破坏进行了理论分析,推导得出了舷侧防护结构各层板的破口半径及内层板挠度的计算方法.通过算例与实验进行比较,可知理论计算与实验结果吻合较好,表明该方法可用于板架结构在接触爆炸荷载作用下的毁伤分析,对舰船防护结构的设计具有指导作用.     

基于PID的ROV运动控制仿真

针对观察型水下机器人在水下运动时易受暗流、波浪影响,造成操控困难、系统稳定性差等问题,建立遥控水下机器人（Remotely Operated Vehicle,ROV）不同运动的控制模型,考虑电机和导管螺旋桨推进器的传递函数对ROV控制系统的影响,确定定艏向和定深控制系统的闭环传递函数,结合模糊控制和比例积分微分（Proportional Integral Differential,PID）控制法,得到模糊PID控制器,基于MATLAB/Simulink环境进行ROV定深度运动仿真和ROV水平面艏向定偏角运动仿真。结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制具有更优的ROV定艏向和定深度控制效果,不会发生超调现象,在抗干扰能力和响应速度方面具有明显的优势,可有效地实现ROV定艏向和定深度运动控制。     

裂缝宽度对探地雷达波场影响的对比分析

通过理论分析、数值模拟和物理模拟实验,研究了地下隐蔽垂直裂缝宽度不断扩展时,裂缝顶部散射波振幅的变化规律.研究表明：1）当裂缝宽度小于第一菲涅尔带直径时,采用探地雷达图像无法直接确定裂缝宽度.但裂缝顶部散射波振幅随裂缝宽度变大而增强,特别是当裂缝宽度小于二分之一第一菲涅尔带直径时,裂缝宽度与裂缝顶部散射波振幅成近似线性关系;2）当裂缝宽度约等于第一菲涅尔带直径时,振幅达到极大值;3）超过第一菲涅尔带直径后振幅逐渐衰减,然后趋于一个稳定值,此时从探地雷达图像可以直接识别裂缝宽度.研究成果可用于识别地下隐蔽裂缝及定量估计裂缝宽度.     

考虑砰击作用时舰船甲板的可靠性分析

针对甲板结构受压屈曲的失效模式,提出一种砰击载荷作用下舰船结构的可靠性分析方法。基于随机过程理论,计入砰击载荷和波浪载荷幅值的相关性,建立了舰船在砰击、波浪及静水载荷联合作用下甲板失效功能函数的随机过程模型。采用上穿率及并联系统可靠性分析方法求解此随机过程的可靠性。通过算例分析了舰船结构的阻尼率、砰击率及载荷相关系数对结构可靠性的影响。结果表明,结构的阻尼率决定了砰击载荷对可靠性的影响程度。同时对甲板结构各主要失效模式的可靠性进行计算,发现加强筋侧倾失效是最危险的。该方法将为合理评估舰船结构的可靠性提供理论参考依据。     

水下接触爆炸载荷作用下多层板壳破坏概率分

为研究水下接触爆炸载荷作用下舰船防护板壳结构的可靠性,取钢板弹性模量、切线模量、极限强度和炸药密度作为基本变量,利用随机数生成程序得到50组随机变量的样本值;利用有限元程序LSDYNA对水下接触爆炸作用的多层板壳结构进行仿真计算,得到各层板的最大应力值;通过检验,最大应力服从正态分布,提出了破坏指标的概念,求得各层板及板壳结构系统的破坏概率.结果表明,在被装药量为460 kg TNT的武器攻击时,整个防护结构完全破坏的概率很小.该方法可很好地解决爆炸作用下结构的可靠性问题,为工程结构的防护提供了参考.