基于SPH方法的二维水下爆炸冲击载荷计算

水下爆炸包含了一系列复杂的物理过程,这些复杂的物理现象对数值计算提出了很高的要求.介绍了无网格光滑粒子流体动力学(SPH)方法在水下爆炸模拟中的应用,计算了TNT在近似无限水域中爆炸和沉底装药下爆炸产生的冲击波强度,分析了水下爆炸流场参量分布和变化规律,为水下非接触爆炸数值模拟提供参考.     

水下航行器高速斜入水冲击的探索仿真研究

文章基于大型非线性瞬态动力软件MSC.dytran,对某型号圆盘尖拱头型的水下航行器4种姿态角的高速斜入水冲击进行了探索性的数值仿真研究。在仿真中,对MSC.dytran在高速入水冲击方面数值仿真模型的建立进行了详细论述,并对模型中欧拉网格和拉格朗日网格的尺寸比对收敛性的影响进行了测试。得到了此水下航行器高速斜入水冲击的运动学参数,例如速度时间历程和速度变化量以及过载和载荷等力学参数。这些仿真结果对水下航行器高速入水的后续弹道设计以及头部壳体强度的设计都具有很重要的参考意义。     

多普勒声纳系统原理及应用

多普勒声纳已成功应用于多种水下载体的导航。首先分析了水下导航的特点,推导了四波束配置多普勒声纳速度矢量的最小二乘估计,给出了误差速度的计算方法和物理意义,最后介绍了多普勒声纳在水下导航中的应用。     

舵桨联合操纵的自主式水下机器人运动控制

针对水下机器人舵桨切换操作时,由于控制输出突变而导致系统振荡甚至发散的现象,提出一种切换函数平滑指令输出;同时考虑到高速航态下,纵向速度对其他自由度运动的耦合影响,提出一种基于运动补偿的改进S面控制方法.该方法S面控制器结构简单、参数易于调整,解决了S面控制器在水下机器人高速航行下控制效果较差的问题.利用李雅普诺夫函数对该控制器进行了稳定性分析,将其应用于舵桨联合操纵的水下机器人的运动控制.速度控制、艏向控制及深度控制,试验结果验证了该方法在水下机器人运动控制中应用的可行性.     

水下双拖系统动力学建模与仿真

水下双拖系统是海洋工程中非常重要的一种拖曳系统,可以用于潜艇通讯、数据传输、海洋测量等。文章根据达朗伯原理建立了拖曳系统的动力学模型,确定了边界条件,根据动量和动量矩定理建立了浮标运动的数学模型,并基于统一的有限差分数值方法建立了整个拖曳系统的数值解法。最后对典型的水下双拖系统进行了仿真计算,结果显示:水下双拖系统运动稳定,说明建立的动力学模型的正确性,及其数值算法的稳定性;浮体的使用使拖缆远离了艇体,很好地保证了潜艇的安全性,说明了浮体使用的必要性。     

水下航行器流噪声特性水洞试验研究

在高速水洞中进行了水下航行器流噪声的试验研究,测量了不同头部线型、不同来流速度、不同测试点位置处水下航行器缩比模型的流噪声声压谱特性。试验结果发现,上述因素对模型流噪声均有显著影响:模型头部端面直径越小,头部曲线段越长,其流噪声声压级越小;流噪声声压级随着来流速度的增大而增大;相比头部端面其他位置,驻点处的流噪声声压级最小。同时,运用相似率估算了大尺度航行器的流噪声声压谱,获得了较好的预测值。该研究成果对水下航行器的声学设计具有一定的指导意义。     

水下无线传感器网络自适应转发协议

针对水下传感器网络延时长、网络拓扑动态变化的问题,提出一种三维水下无线传感器网络自适应转发协议AFP(adaptive forwarding protocol)。AFP采用自适应方法获得转发概率与转发区域,让转发区域内与上一跳转发节点距离相对远,且与上一跳节点与目的节点的矢量方向相对近的节点以高概率转发分组,从而减少了转播冗余和冲突,提高了转播效率。应用NS-2仿真软件对协议的性能进行仿真,仿真结果表明:与VBF协议相比,AFP提高了分组投递率、减少了端对端延迟,证明了AFP在水下无线传感器网络环境下工作的可行性和有效性。     

仿生机器人研究进展及仿生机构研究

以自然界仿生对象为基础,介绍了国内外现有的5类仿生机器人——仿飞行生物机器人、仿陆地生物机器人、仿水下生物机器人、仿水陆两栖生物机器人及仿人机器人的研究现状及最新进展,详细阐述了每种仿生对象的特点,仿生机器人的基本结构、性能特征及应用前景.在分析仿生机器人机构特性的基础上,提出并阐述了仿生机器人仿生机构的冗余驱动原理、欠驱动仿生原理、变胞结构设计、运动稳定性设计、高承载自重比设计,以及新型仿生材料设计等重要研究内容.     

螺旋桨驱动UUV推进系统研究

为了实现水下机器人(UUV,Unmanned Underwater Vehicle)的高精度控制,深入研究了螺旋桨驱动UUV推进系统各个环节运行机理,并建立了它们各自的数学模型,包括PWM模块、直流永磁电机、螺旋桨、舵的数学模型。多功能仿真试验和湖试试验的系统响应曲线基本吻合,一方面表明本文建立的推进系统模型的正确性,另一方面体现了在多功能仿真平台上调试的控制策略和控制器参数具有很大的可信度。     

基于混沌和小波变换的彩色图像数字水印算法

彩色图像在实际生活中有重要的地位,且基于小波变换的水印算法引起越来越多研究者的关注,本文提出了一种基于混沌和离散小波变换的彩色图像数字水印算法,即把经过混沌置乱处理的彩色水印嵌入到原始彩色图像中.简要介绍了图像小波分解的相关理论,分析了水印嵌入位置,给出了二维Logistic混沌的定义及彩色水印置乱的具体步骤.重点阐述了水印嵌入和提取的算法、实验结果及攻击测试结果.