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。     

不同头型高速射弹垂直入水数值模拟

为研究不同射弹头型对高速射弹垂直入水的流体动力和流场特性的影响,采用有限体积法和VOF(volume of fluid)多相流模型,并引入动网格技术,对5种不同头型的轴对称高速射弹垂直入水过程进行了数值模拟,分析了头型对空泡形态演化过程、射弹流体动力及弹道特性的影响规律.研究结果表明,头型对射弹入水空泡形态、表面闭合时间以及入水阻力、深度、速度均有较大影响.球头与截球头空泡半径小于其余3种头型,表面闭合时刻依平头、球头、锥头、截锥头的顺序递增.射弹头部均承受较大压力,球头、截球头射弹头部压力分布不均使之承受较大的剪切力.射弹头部流线型越好,入水速度衰减越慢,入水深度增加越快.入水阻力系数峰值按平头、截球头、截锥头、锥头、球头的顺序递减.     

空气中高速运动声源激发的浅海水下信号仿真

对空气中快速运动声源激发的水下声信号建模和仿真，对于水下探测空气中运动声源有非常重要的意义。针对空气中快速运动声源激发的水下声信号仿真问题，该文从波动理论出发，给出一种快速仿真方法。该方法通过修改常用的快速场声传播模型。可对声源运动轨迹通过接收器正上方时的水下接收信号进行仿真，该方法具有实现简单、计算速度快的优点。用该方法对空气中快速运动声源激发的水下声信号进行了仿真计算。结果表明：空气中高速运动声源激发的浅海水下声信号有快速的幅度起伏，大的频移，且信号频谱出现多峰特性。     

一种简单的棉针织物溢流染色入水方法

针织物采用溢流染色时,染色环节的入水准确性是染色能否一次成功的关键。目前,为了确保染色环节入水准确,溢流染色印染厂在染色环节所使用的入水方法往往比较复杂,且失误率高,影响染色一次成功率及生产效率的提升。文中介绍了一种简单的棉针织物溢流染色入水方法,并与标准入水方法对比验证。结果表明,该方法可以保证棉针织物溢流染色入水的准确性,且有利于提高棉针织物染色时颜色的重现性,操作简单、节省成本、便于生产实际应用。     

投弹初始条件对弹伞系统入水参数的影响与分析

为分析投放条件对入水参数的影响,建立了弹伞系统纵平面内的弹道数学模型,利用Matlab/Simu-link软件对入水参数随投弹参数的变化进行了仿真,并针对满足正态分布的投弹参数对入水参数的散布影响做了进一步的分析,结果表明:投放高度在较低高度时对入水参数的影响较为明显,而投放速度对物体偏离投放点的距离影响较大,投弹姿态角对入水参数的影响甚微。     

连续下落水滴的入水形态与水噪声分析

以连续下落的三个水滴为研究对象,以不同时间间隔、高度、水滴粒径为变量,对水滴入水形态及噪声展开研究。研究得到下落时间间隔T=0.2 s时,会出现“压入气泡”现象;在T=0.2 s与T=0.4 s时,水噪声与单位面积动量呈同步正向关系,T=0.3 s时,水噪声先增加,在单位面积动量至16.2 kg/(m²·s)时,减小至一半左右;连续下落水滴入水噪声分为“压入气泡噪声”与“水气迸发噪声”,前者时域图为正弦波,频率较低,能量较大,后者呈现无规则扩散状,频率较高,声压值为前者一半。     

旋挖钻机设备油液智能分析与健康监测

为了对直升机盒段件入水载荷进行分析,开展了模型垂直入水冲击试验,同时采用有限元-光滑粒子流体动力学（finite element method-smooth particle hydrodynamics,简称FEM-SPH）耦合数值方法进行仿真分析,计算了不同材料构型和速度下的过载、压力及应变结果。与试验结果进行对比表明,仿真结果与试验值吻合较好,预测的结构失效破坏模式与试验结果基本一致,可为真实直升机入水冲击的结构设计提供参考。     

跨介质飞行器头部外形优化及入水性能分析

跨介质飞行器头部外形是影响跨介质过程中运动学特性的重要因素之一。通过采用常见的双参数立方多项式曲线方程,获取跨介质飞行器头部外形曲线无量纲参数,采用任意拉格朗日-欧拉方法完成不同头部外形跨介质飞行器的流固耦合建模及性能分析,研究不同头部外形入水后末速度与入水过程中所受最大冲击应力。以最大末速度和最小冲击应力为优化目标,在保证有限元仿真精度的同时,通过径向基神经网络提升计算效率,并利用多岛遗传算法对跨介质飞行器头部外形进行多目标优化,以得到最佳的头部外形。研究结果表明,跨介质飞行器最优头部外形相对于基本外形,入水过程速度衰减量与所受冲击应力明显降低,有效地减少入水过程中跨介质飞行器的能量损失,可为跨介质飞行器的头部外形设计提供参考。     

多技术状态产品性能可靠性仿真评估方法研究

针对某产品空投试验时多状态、小样本的特点,提出了一种基于正态环境因子的性能可靠性仿真评估方法。运用仿真技术获得了环境因子的仿真结果,利用环境因子将分散在不同空投条件下的试验数据折算到某一典型工况下,得到了较客观的产品入水可靠性评估结果。     

基于ALE方法的弹性圆柱壳入水时的流固耦合模拟

为了获得头型及材料弹性对圆柱壳入水过程中头部变形、压力分布、入水空泡形态及入水运动状态的影响,采用ALE方法,基于有限元软件ANSYS\LS-DYNA,对平头、120°锥角、90°锥角弹性圆柱壳的入水过程进行了数值模拟,对平头弹性圆柱实体和平头刚性圆柱壳进行计算,并对模拟结果进行对比。结果表明:入水过程中空泡直径随着锥角的增大而增大,锥角越大,圆柱壳上表面的变形越大,最大变形出现的时间越早:平头弹性圆柱壳在0.1 ms时出现最大变形0.84 mm,120°锥角弹性圆柱壳在0.3 ms时出现最大变形0.54 mm,90°锥角弹性圆柱壳在0.5 ms时出现最大变形0.43 mm; 下表面受到的压力越大,圆柱壳的速度衰减越快; 平头圆柱壳下表面的变形与振动频率大于上表面; 上表面的变形是由惯性引起的,下表面的变形是由流体冲击力引起的。