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基于空间耦合传输方法的FBG传感器转子涡动测温误差及其影响因素研究

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光子学报 2024年第4期53卷 104-119页

作者：陈思彤黄俊斌顾宏灿姚高飞徐丹李哲宇海军工程大学兵器工程学院武汉430033 海军工程大学电子工程学院武汉430033 海军工程大学电磁能技术全国重点实验室武汉430033

针对电机转子涡动对光纤光栅温度监测系统精度产生的影响,采用光纤光栅(FBG)的传输矩阵理论和自聚集透镜的耦合损耗理论,建立了涡动条件下FBG扫描光谱模型,结合相关试验,研究了扫描光谱的畸变规律及系统测温误差的影响因素。结果表明:... 详细信息

针对电机转子涡动对光纤光栅温度监测系统精度产生的影响,采用光纤光栅(FBG)的传输矩阵理论和自聚集透镜的耦合损耗理论,建立了涡动条件下FBG扫描光谱模型,结合相关试验,研究了扫描光谱的畸变规律及系统测温误差的影响因素。结果表明:涡动导致扫描光谱反射峰发生偏移、3 dB带宽减小,通过协调涡动频率和解调仪扫描频率,使准直器间耦合损耗周期达到FBG光谱扫描时间的10倍以上(q>10)是保证较低测温误差的关键;同时,质心法对剧烈涡动条件下扫描光谱的寻峰效果明显优于高斯曲线拟合法。随着转子端面处的径向位移幅值或轴线偏角幅值的增大,系统的测温误差先缓慢地增大、后剧烈地增大;随着椭圆形轴心运动轨迹轴比的增大,测温误差先剧烈地增大、后缓慢地增大至稳定。当转子径向位移幅值小于200μm、轴线偏角幅值小于0.167°时,在轴比等于3、q值等于10条件下,15次采样试验反映出质心法和高斯曲线拟合法分别令系统的测温误差从2.9℃降低至0.6℃和1.1℃,为监测系统的应用与测温精度的预估提供了依据。

关键词：光纤光栅温度传感器转子温度监测系统转子涡动畸变光谱测温误差

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水下多格弹性角反射体声反射特性及强度增强方法

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兵工学报 2024年第6期45卷 2025-2033页

作者：罗祎张景卓褚子超吴浩然海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430033 海军工程大学基础部湖北武汉430033 海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

单格角反射体只能反射一定方向的入射波,为了反射不同方向入射声波,需要构造多格角反射体并研究其声反射特性。以不同类型八格金属板角反射体为对象,基于结构有限元耦合间接边界元法,对水下多格弹性角反射体的散射声场进行数值仿真,分... 详细信息

单格角反射体只能反射一定方向的入射波,为了反射不同方向入射声波,需要构造多格角反射体并研究其声反射特性。以不同类型八格金属板角反射体为对象,基于结构有限元耦合间接边界元法,对水下多格弹性角反射体的散射声场进行数值仿真,分析不同频率、材料、厚度、入射角度等因素影响下不同类型多格角反射体声反射性能,从便于工程应用角度提出增强其声反射能力的方法。通过典型情况下的水池实验,对仿真计算与实验数据的一致性进行验证。实验结果表明:水下多格弹性角反射体目标强度随入射频率增大而增大,并趋向稳定;目标强度随入射角度改变波动幅度较大,不同类型角反射体目标强度值差异较大;目标强度随平板厚度的增加而增大,但不显著;目标强度随着边长的增加而明显增大;软介质材料构成的多格角反射体,水下声反射性能明显优于金属角反射体。因此,为增强水下多格角反射体声反射能力,增大反射体边长及选用低阻抗材料是更有效的方法。

关键词：水下多格角反射体弹性声反射增强方法

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两尺度径向基函数法构建沿海地区重力场模型

测绘科学 2024年

作者：马志伟边少锋陈永冰纪兵河南财经政法大学工程管理与房地产学院海军工程大学导航工程教研室

针对地球重力场在复杂沿海地区精度欠佳问题，采用两尺度带限球面径向基函数（SRBF）建模技术，构建了加利福尼亚和俄勒冈州沿海地区高精度的局部重力场模型。首先，利用纯卫星重力场模型数据对航空重力数据进行约束，构建了研究区域中... 详细信息

针对地球重力场在复杂沿海地区精度欠佳问题，采用两尺度带限球面径向基函数（SRBF）建模技术，构建了加利福尼亚和俄勒冈州沿海地区高精度的局部重力场模型。首先，利用纯卫星重力场模型数据对航空重力数据进行约束，构建了研究区域中尺度的融合重力场模型（第一次SRBF建模）。随后，在移去低频和中频重力场模型信号以及残余地形模型信号的基础上，利用残余多源重力数据实施了细尺度（高频）SRBF建模过程（第二次SRBF建模）。通过与GPS/水准数据比较，两尺度SRBF模型在陆地区域的大地水准面精度为0.095m，比单尺度SRBF模型、EGM08和XGEOID17RefB模型分别提高了0.035～0.043、0.050和0.032m，显示了两尺度SRBF建模方法的优越性。两尺度带限SRBF建模技术不仅有效提升了复杂沿海地区重力场模型的精度，而且能够为其他复杂地区重力场模型的构建提供参考。

关键词：带限径向基函数双尺度SRBF建模法局部重力场建模多源重力数据融合复杂沿海地区

新型刚柔耦合爬壁机器人虚拟样机建模与仿真分析

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机械设计 2024年第3期41卷 42-51页

作者：韩力春王黎明薛毓铨侯佳欣海军工程大学电气工程学院控制工程教研室湖北武汉430033

对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方... 详细信息

对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方案。设计了刚柔耦合爬壁机器人,其由刚体性质的车体框架和柔体性质的履带移动机构组成。通过此建模方案有效地完成了机器人的多体动力学虚拟样机建模和仿真,联合仿真结果表明:机器人的越障能力提高了3 mm。基于此虚拟样机模型完成了实际样机的制作与试验,验证了此刚柔耦合爬壁机器人设计的合理性及刚柔分离建模方案的可行性,为履带式机器人领域的多体动力学虚拟样机建模提供了新方案。

关键词：爬壁机器人刚柔分离建模多柔性体联合仿真多体动力学

考虑原动机调速特性的中压直流发电机组动态仿真模型

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电工技术学报 2024年第10期39卷 2974-2983页

作者：易新强王东刘海涛赵浩然袁志方电磁能技术全国重点实验室(海军工程大学) 武汉430033

鉴于原动机调速特性对舰船中压直流(MVDC)发电机组运行影响的重要性,该文基于十二相同步发电机及其三相交流励磁机数学模型提出MVDC发电机组动态建模方法,以解决多相整流发电机及其励磁系统难以考虑原动机动态调速特性的难题。以某型燃... 详细信息

鉴于原动机调速特性对舰船中压直流(MVDC)发电机组运行影响的重要性,该文基于十二相同步发电机及其三相交流励磁机数学模型提出MVDC发电机组动态建模方法,以解决多相整流发电机及其励磁系统难以考虑原动机动态调速特性的难题。以某型燃气轮机整流发电机组动态仿真模型为基础,建立了频率不同的十二相同步发电机与三相交流励磁机组合模型,阐述原动机调速与发电机励磁调压相互耦合的计算流程。实测与仿真结果表明,该型燃气轮机发电机组在突加20%负载工况时转速跌落较大,且转速恢复过程需约20 s,但MVDC发电机组通过调节励磁系统可在1 s内使直流母线电压恢复稳定,从而为负载提供稳定直流功率输出。在校准仿真模型的基础上,通过系统分析突加不同比例负载时的转速、燃油流量、励磁电流、输出电压等性能参数变化规律,获取了燃发机组允许突加负载上限约为30%的运行边界认知,为MVDC发电机组励磁系统设计以及如何预留充足的短时强励能力提供了理论支撑。

关键词：原动机调速特性 MVDC发电机组十二相整流发电机动态仿真模型

温盐分层环境中航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应实验研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1780-1787页

作者：杜永成骆飞洋帅长庚高程哲李戈洋杨立海军工程大学振动噪声研究所武汉430033 船舶振动噪声重点实验室武汉430033 海军工程大学动力工程学院武汉430033

基于分层流试验水池,采用移动多通道热电阻传感器阵对水下温度场进行测量,采用红外热像仪同步获取水面温度场,开展了温盐双分层环境下航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应的实验研究。实验结果证明,航行体尾流的水面效应主要依赖于运动尾... 详细信息

基于分层流试验水池,采用移动多通道热电阻传感器阵对水下温度场进行测量,采用红外热像仪同步获取水面温度场,开展了温盐双分层环境下航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应的实验研究。实验结果证明,航行体尾流的水面效应主要依赖于运动尾迹强度,而浮力射流的扩散浮升受到温盐分层的抑制,只在初始阶段及排放口附近位置影响背景水体温度分布;航速增大,强化了运动尾迹对背景分层的扰动,而弱化了浮力射流的影响;航行体尾流水面热特征依赖于航行体深度,对于浮力射流初始速度不敏感。

关键词：湍流射流分层流尾迹红外探测

面向卫星互联网的弹性光网络动态路由和频谱分配算法研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：李海李勇军刘元皓李信李玉赵尚弘空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室

卫星弹性光网络（SEON）具有容量大，抗干扰能力强和资源管控灵活等优点，是卫星互联网重要的发展方向。路由和频谱分配（RSA）问题是SEON的核心关键问题之一，针对SEON中的RSA问题，提出了一种基于路径状态感知的动态路由和频谱分配算... 详细信息

卫星弹性光网络（SEON）具有容量大，抗干扰能力强和资源管控灵活等优点，是卫星互联网重要的发展方向。路由和频谱分配（RSA）问题是SEON的核心关键问题之一，针对SEON中的RSA问题，提出了一种基于路径状态感知的动态路由和频谱分配算法（FIVSSA）,FIV-SSA算法由分段频谱分配算法（SSA）和基于路径影响值的路由选择算法（FIV）组成，在SSA算法中，根据业务所需要的传输速率来分配不同位置的频谱资源，在FIV算法中，基于SSA算法预分配频谱结果，综合考虑频谱资源消耗、链路频谱状态和路径存活时间等因素来选择最佳传输路径。仿真实验结果表明，在不同负载强度下，相较于经典的KSP-FF算法，FIV-SSA算法在网络阻塞率上平均降低了4.60%以及在网络频谱利用率上平均提高了4.78%。

关键词：卫星互联网卫星弹性光网络路由和频谱分配分段频谱分配路径影响值

面向卫星互联网的弹性光网络动态路由和频谱分配算法研究（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第7期 76-83页

作者：李海李勇军刘元皓李信李玉赵尚弘空军工程大学信息与导航学院通信系统教研室

卫星弹性光网络（SEON）具有容量大、抗干扰能力强和资源管控灵活等优点，是卫星互联网重要的发展方向。路由和频谱分配（RSA）问题是SEON的核心关键问题之一，针对SEON中的RSA问题，提出了一种基于路径状态感知的动态路由和频谱分配算... 详细信息

卫星弹性光网络（SEON）具有容量大、抗干扰能力强和资源管控灵活等优点，是卫星互联网重要的发展方向。路由和频谱分配（RSA）问题是SEON的核心关键问题之一，针对SEON中的RSA问题，提出了一种基于路径状态感知的动态路由和频谱分配算法（PIV-SSA）,PIV-SSA算法由分段频谱分配（SSA）算法和基于路径影响值的路由选择（PIV）算法组成，在SSA算法中，根据业务所需要的传输速率来分配不同位置的频谱资源，在PIV算法中，基于SSA算法预分配频谱结果，综合考虑频谱资源消耗、链路频谱状态和路径存活时间等因素来选择最佳传输路径。仿真实验结果表明，在不同负载强度下，相较于经典的KSP-FF算法，PIV-SSA算法在网络阻塞率上平均降低了4.60%以及在网络频谱利用率上平均提高了4.78%。

关键词：卫星互联网卫星弹性光网络路由和频谱分配分段频谱分配路径影响值

温度分层环境中水下航行器机动下潜热尾流特征

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哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1111-1118页

作者：李戈洋杜永成杨立海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 海军工程大学振动与噪声研究所湖北武汉430033

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不... 详细信息

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不连续高温热斑组成的椭圆形温度异常区,且正温度梯度分层水域会增强热尾流引起的水面温度异常。在无热排放条件下,水下航行器机动下潜会对水域温度分层发生较大扰动,从而出现冷尾迹。相反,受热排放影响,热尾流以肾形涡的形式向上浮升,涡结构尺度随着航行距离的增大而增大,核心温度随着航行距离的增大而减小。正温度梯度分层海水会增强冷却水引起的海面温度异常特征,且温度梯度越大,热斑越连续,热斑核心最高温度为292.24 K,与周围海水温度差值为0.12 K。

关键词：水下航行器热尾流有限体积法机动下潜温度分层高温热斑椭圆形温度异常区正温度梯度