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基于动网格方法的拍动平板升力分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第3期40卷 59-62页

作者：于宪钊苏玉民曹建闫岱峻哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对微型飞行器,采用动网格方法计算了旋转超前、同步、滞后3种拍动模式下的平板升力性能.通过比较分析二维、三维拍动平板的升力性能以及尾涡分布变化,探讨了拍动平板升力性能与其运动规律的关系.计算表明:旋转同步和超前模式下的平板... 详细信息

针对微型飞行器,采用动网格方法计算了旋转超前、同步、滞后3种拍动模式下的平板升力性能.通过比较分析二维、三维拍动平板的升力性能以及尾涡分布变化,探讨了拍动平板升力性能与其运动规律的关系.计算表明:旋转同步和超前模式下的平板升力系数明显高于旋转滞后模式下的平板升力系数;二维、三维平板升力系数均随角振幅的增大而减小,随相位差的增大而增大,拍动振幅的影响相对较小;角振幅较大时,旋转超前模式中三维平板升力系数均明显高于二维平板升力系数,旋转同步模式中二维、三维平板升力系数变化不明显,旋转滞后模式中仅当小角振幅且小平移振幅时,三维平板升力系数增加较大.

关键词：平板动网格升力振幅相位差压力分布

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梢涡对拍动平板升力性能的影响

上海交通大学学报 2011年第4期45卷 604-608页

作者：于宪钊苏玉民李鑫哈尔滨工程大学水下机器人技术国防科技重点实验室哈尔滨150001

采用有限体积法求解黏性Navier-Stokes方程,以动网格方法基于弹簧变形原理结合拉普拉斯网格重绘方法光顺网格,分析了Re=100时2-D、3-D拍动平板的升力、阻力性能以及尾流场,并采用并行计算求解3-D问题以节省计算时间.通过计算旋转同步、... 详细信息

采用有限体积法求解黏性Navier-Stokes方程,以动网格方法基于弹簧变形原理结合拉普拉斯网格重绘方法光顺网格,分析了Re=100时2-D、3-D拍动平板的升力、阻力性能以及尾流场,并采用并行计算求解3-D问题以节省计算时间.通过计算旋转同步、滞后2种拍动模式下平板升力性能,以及拍板运动过程中流场压力分布的变化,探讨梢涡对拍板升力性能的影响.计算结果表明,在旋转滞后模式下梢涡使拍板的升力系数有较大增加,而旋转同步模式下仅使拍板的升力系数稍有增加,说明梢涡对拍板升力性能的影响与拍板运动参数有重要关系.

关键词：梢涡动网格升力拍动平板

水下大型搭载平台与微小型机器人的干扰性能研究(英文)

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船舶力学 2013年第3期17卷 239-248页

作者：苏玉民鞠磊于宪钊崔桐闫岱峻哈尔滨工程大学哈尔滨150001 中国船舶重工集团公司第714研究所北京100000 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

文章采用 CFD 技术计算大型水下搭载平台与微小型水下机器人之间的水动力干扰性能。作为对水下搭载的可行性的验证,研究了二维物体和壁面的干扰,进而计算了在不同来流速度和距离时的阻力、升力和倾覆力矩性能。同时计算了大型搭载平台... 详细信息

文章采用 CFD 技术计算大型水下搭载平台与微小型水下机器人之间的水动力干扰性能。作为对水下搭载的可行性的验证,研究了二维物体和壁面的干扰,进而计算了在不同来流速度和距离时的阻力、升力和倾覆力矩性能。同时计算了大型搭载平台与微小型机器人在不同来流速度和不同距离改变时的阻力、升力和倾覆力矩性能。此外,对微小型水下机器人的中纵剖面的压力和速度分布进行了细致的分析。

关键词： CFD 水下机器人干扰性能水动力性能

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微小型水下机器人水动力性能计算

微小型水下机器人水动力性能计算

作者：于宪钊哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

微小型水下机器人因其自身的优点,在海洋科学研究领域,军事领域和商业领域都具有远大的应用前景。微小型水下机器人的水动力性能的计算对将来操纵性能的研究,以及建立运动仿真系统都具有十分重要的意义,也是研究其在复杂的海洋环境中的... 详细信息

微小型水下机器人因其自身的优点,在海洋科学研究领域,军事领域和商业领域都具有远大的应用前景。微小型水下机器人的水动力性能的计算对将来操纵性能的研究,以及建立运动仿真系统都具有十分重要的意义,也是研究其在复杂的海洋环境中的操纵性和控制方法的基础,计算流体力学以其能处理粘性绕流问题的优势而成为当今水动力性能研究的重要工具和研究热点。本文基于计算流体力学通用软件—FLUENT,分别采用标准k-ε,RNGk-ε,SSTk-ω三种湍流模型,结合壁面函数,并通过网格自适应技术比较计算了某微小型水下机器人在不同雷诺数下直航和斜航时的水动力特性,同时比较分析了不同的网格数量和离散区域大小以及不同的离散格式对计算的影响,验证了SSTk-ω湍流模型在解决该问题时的优越性：在此基础上采用FLUENT动网格技术数值模拟了该机器人在不同频率和振幅下做纯横荡和纯俯仰运动时的水动力性能,并采用MATLAB曲线拟合功能,得到了相应的水动力系数,最终将数值计算结果与循环水槽进行的模型实验结果相比较,表明数值计算取得了工程上较为满意、实用的精度。验证了该软件解决此类问题的有效性和实用性,同时为微小型水下机器人操纵性设计和分析,运动仿真与控制提供了重要参考依据。

关键词： FLUENT 微小型水下机器人水动力湍流模型

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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基于多目标遗传算法的潜器外形优化设计

船舶力学 2011年第8期15卷 874-880页

作者：杨卓懿于宪钊庞永杰宋磊哈尔滨工程大学水下智能机器人技术国防科技重点实验室哈尔滨150001

计算流体力学软件应用于潜水器外形优化设计时,精度虽高,但效率低下。因此研究了试验设计和响应面模型技术,提出了一个潜水器外形优化设计的策略。其基本思想是:首先应用Gambit软件的日志文件建立起水动力分析模型,然后根据设计要求选... 详细信息

计算流体力学软件应用于潜水器外形优化设计时,精度虽高,但效率低下。因此研究了试验设计和响应面模型技术,提出了一个潜水器外形优化设计的策略。其基本思想是:首先应用Gambit软件的日志文件建立起水动力分析模型,然后根据设计要求选取设计变量,用试验设计的方法在设计变量空间里选取样本点并进行阻力性能计算,得到各样本点的响应,并建立阻力、包络体积的二阶多项式模型响应面模型。潜水器设计时需要考虑能源与设备布置要求,因此将阻力与体积作为艇型优化的两个目标,研究了多目标遗传算法,并给出了Pareto最优解集。结果表明,文中采用近似模型的艇型优化过程,不但效率得到提高,精度也能得到保证,而且由CFD结果建立的阻力估算公式可以为后续设计带来很高的参考价值。

关键词：艇型优化试验设计响应面模型多目标遗传算法

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近尾迹中平板对钝物体的干扰

哈尔滨工程大学学报 2011年第3期32卷 271-275页

作者：于宪钊苏玉民王兆立哈尔滨工程大学水下机器人技术国防科技重点实验室黑龙江哈尔滨150001

为了减小作用在钝物体上的交变力进而有效地降低结构振动和噪声,以有限体积法分别采用层流模型、标准k-ε湍流模型,计算了不同Re数和截面形状的钝物体的流体动力性能;并通过在钝物体近尾迹区域水平布置一平板,降低上游钝物体尾涡脱落频... 详细信息

为了减小作用在钝物体上的交变力进而有效地降低结构振动和噪声,以有限体积法分别采用层流模型、标准k-ε湍流模型,计算了不同Re数和截面形状的钝物体的流体动力性能;并通过在钝物体近尾迹区域水平布置一平板,降低上游钝物体尾涡脱落频率和作用在钝物体上周期性交变力.研究发现存在最优的平板布置位置,可以最大程度地降低作用在钝物体上的周期性交变力以及斯特罗哈数.同时,随着平板尺度的增加,钝物体和平板的升力系数、阻力系数也都随之减小.

关键词：钝物体干扰旋涡交变力斯特罗哈数

基于RANS方程的对拍翼推进器推进性能分析

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船舶力学 2011年第5期15卷 449-455页

作者：于宪钊苏玉民王兆立哈尔滨工程大学水下机器人技术国防科技重点实验室哈尔滨150001

文章基于RANS方程,应用动网格技术,数值计算分析了一种基于地效应原理的对拍翼推进器的推进性能,探讨了来流速度,拍动频率、振幅对推进性能的影响。计算结果表明拍动频率越高、拍动振幅越大则推进器的推力越大,而推进效率则会随来流速... 详细信息

文章基于RANS方程,应用动网格技术,数值计算分析了一种基于地效应原理的对拍翼推进器的推进性能,探讨了来流速度,拍动频率、振幅对推进性能的影响。计算结果表明拍动频率越高、拍动振幅越大则推进器的推力越大,而推进效率则会随来流速度以及拍动振幅的增大而呈现先增大后减小的趋势;同时对比分析了双翼对拍与单翼拍动产生的推力和推进效率;这种推进器构造简单,仅通过简单的相对拍动就可产生垂直于机翼轴向的推力,通过机翼的旋转就可产生任意方向的推力,能够满足水下机器人做六自由度运动的推力需求。

关键词：推进性能仿生推进器拍动翼动网格