势粘流单向耦合的直立圆柱波浪爬升模拟

针对单固定直立圆柱的波浪爬升问题,本文采用势粘流单向耦合技术对波浪爬升过程中波面高度与圆柱水平、垂向波浪力进行了数值预报。采用STAR-CCM+求解器对数值结果进行了网格收敛性分析,研究了圆柱壁面附近的网格参数。通过比较不同波陡波浪下的波浪爬升高度,一、二阶波面在圆柱周围的空间分布,以及流场绕射演化过程图,分析了非线性波浪绕射的特征;比较了不同波况下波浪爬升过程中圆柱体受力。结果表明:在波陡为1/10的强非线工况下迎浪位置的波面最大值可达到2倍的波幅。短波下圆柱周围波面的二阶效应明显,而长波下二阶量接近于零。本文采用的势粘流单向耦合方法对于波面和波浪力的预报结果与试验吻合良好,并且计算所需要的网格数要小于计算流体力学方法。     

不锈钢旁路分流MIG-TIG双面电弧焊工艺特性

以6 mm厚304不锈钢为试验材料,进行旁路分流MIG-TIG双面电弧焊接工艺试验.试验发现,该工艺不仅可以获得稳定可靠的焊接过程和美观的焊缝成形,还具有显著增加接头熔深、减少焊接缺陷、提高焊接生产率和降低焊接成本等优势,可实现在小电流(110 A)下6 mm厚304不锈钢的可靠连接.相同条件下,旁路分流MIG-TIG双面焊的熔化效率可达60.2%,远高于TIG焊的17.6%和旁路分流MIG焊的43.2%.拉伸试验表明,焊接接头的抗拉强度为776.5 MPa,约为母材强度的95%,接头断裂发生在焊接热影响区而非焊缝处,拉伸断口与受力方向约为45°,且断口表面颜色灰暗,呈典型的剪切型韧性断裂特征.     

任意形状固支板横向振动的边界保角映射解法

基于边界保角映射法建立了任意形状固支板横向振动特性分析的半解析方法。在极坐标系下,以一般弹性薄板横向振动的位移解析函数为基础,引入边界保角映射的概念,将任意形状板中面的外边界线映射为映射平面内的单位圆周线,在映射平面内推导了任意形状板横向振动转角函数的统一表达式。根据固支边界条件,在映射平面内建立了用于确定任意形状固支板横向振动固有频率和模态振型的特征方程。椭圆板、矩形板和马蹄形板3个算例分析结果与现有公开发表结果及有限元结果的对比表明,所提方法能高精度地获得任意形状固支板横向振动的固有频率和模态振型。     

不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳稳定性分析

环肋圆柱壳结构因其具有的诸多优点,而被广泛应用于工程实际,但随着钢材屈服极限的不断提高,其稳定性问题越来越成为保证结构强度的一个重要指标,因此有必要对其结构的稳定性进行详细的分析.在对受各向均匀外压和单向均匀外压作用下环肋圆柱壳稳定特性的了解、认识和重新分析的基础上,研究了不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳的稳定特性,得出了不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳的稳定特性的规律,并在理论分析的基础上绘制了不同纵横均匀外压作用下的环肋圆柱壳随几何参数变化的稳定性曲线,由稳定性曲线给出了能使材料充分得到利用的环肋圆柱壳几何参数的范围.所得到的一些结论不仅能进一步完善环肋圆柱壳的稳定性理论,而且对实际工程设计及计算具有指导意义.     

多AUVS协作分布式控制

多水下机器人系统中机器人之间的协调、协作问题的解决是多机器人系统走向实际应用的基本前提之一.针对多机器人协作问题,讨论了一种称为"市场"框架的多水下机器人系统分布式控制方法,给出了基本的假设、概念和优化过程,并在理论上对该框架的收敛性以及计算复杂度控制等基本特性进行了分析和证明.数值模拟主要针对该框架的优化能力、计算复杂度控制以及容错能力等方面进行了深入的试验分析.其结果与基于GA的集中式控制方法对比表明,基于"市场"框架的多水下机器人分布式控制方法与传统的集中控制方法相比具有更好的优化结果和更短的解算时间.     

船用智能抗冲击隔离器动力学数值试验分析

目前我国使用的船用减振元件多为被动式减振元件,如橡胶减振器、钢丝绳减振器等．而被动式减振元件都有在低频激振力作用下减振效果差的缺点．基于将传统的减振元件与智能元件相结合的思想,提出了全新的船用抗冲击隔离器设计理念．应用现有较成熟的减振元件钢丝绳弹簧和智能出力元件磁流变阻尼器设计了智能抗冲击隔离器,并进行了有限元仿真分析．计算结果表明,智能隔离器在各个频段都有较好的减振性能,尤其是在低频段,减振效果明显优于传统减振元件．同时也具有良好的抗冲击特性,尤其是在冲击载荷较强,系统会发生二次碰撞时,智能隔离器的抗冲效果明显优于传统减振元件．     

自由状态冰对螺旋桨水动力性能的影响

为了研究自由状态冰条件下的冰桨非接触干扰,本文采用重叠网格与流体-固体相互作用方法分别对冰桨非接触模型中冰块位移以及螺旋桨水动力性能进行了模拟,与实验结果的对比证明了该方法的可行性.研究发现:自由状态冰后面存在"加速区"与"阻塞区",随着冰块的靠近,阻塞区对螺旋桨的影响增大;随进速系数的增加,螺旋桨的推力系数和扭矩系数...     

装有全方向推进器的潜艇的运动仿真

为研究全方向推进器在潜艇上的应用,对水下潜器进行了受力的分析.给出水下潜器六自由度运动的操纵性方程.为了简化程序中的运算,将水下潜器的6个自由度的运动方程通过Matlab解算转换为矩阵形式.考虑了水下潜器的运动环境的的影响.分别分析了尾部安装1个全方向推进器和首尾各安装1个全方向推进器时所产生的推力.完成2种情况下的水下潜器六自由度的运动仿真系统.该仿真系统采用一种普遍实用的数学模型,考虑了非线性的水动力,精度较高,适用于一般类型的水下潜器,对研究全方向推进器水动力性能及其在水下潜器上的应用有很大现实意义.     

球面加载法在舰船舱室爆炸破坏环境中的应用

在研究空中爆炸及舰船密闭舱室爆炸时,提出了球面加载法对现有有限元程序进行改进,计算结果表明:球面加载法能有效改善现有有限元软件在计算冲击波在流场中衰减过快的弊端,且采用球面加载法得到的流场冲击波压力与理论值吻合良好.在此基础上,采用球面加载法对某舰密闭舱室遭受反舰导弹攻击发生爆炸时的破坏环境进行了计算,给出了密闭舱室爆炸时舰船的破坏环境.研究结果对开展相关的研究具有一定的参考价值.     

间隙流动模型对泵喷推进器水动力性能的影响

泵喷作为一种带定子的导管类组合推进器,其内部存在强烈的间隙流动,为了更加准确地预报泵喷推进器水动力性能,本文根据已有的梢部泄露涡模型,考虑泵喷间隙处流动的真实流动情况,考虑间隙区域流体粘性的影响,构建了适用于泵喷的间隙流动模型.通过对比分析泵喷转子、定子以及导管的水动力性能以及压力、环量分布发现:当考虑间隙流动模型的影...