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尾鳍摆动推进水动力与流动涡结构特征分析

船舶力学 2024年第2期28卷 220-228页

作者：苏博越翟树成白亚强张军中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

作为BCF(body-caudalfin)推进模式中的典型代表,金枪鱼游动快,是重要的仿生研究对象之一。本文基于弹性光顺模型和局部网格重构模型动网格技术,建立仿金枪鱼尾鳍摆动推进流场RANS数值计算及涡结构提取分析方法,通过网格无关性验证,并与... 详细信息

作为BCF(body-caudalfin)推进模式中的典型代表,金枪鱼游动快,是重要的仿生研究对象之一。本文基于弹性光顺模型和局部网格重构模型动网格技术,建立仿金枪鱼尾鳍摆动推进流场RANS数值计算及涡结构提取分析方法,通过网格无关性验证,并与其它研究结果的比较验证数值计算方法的有效性。对尾鳍摆动推进过程中主要涡结构的产生与演化研究表明,尾鳍摆动推进水动力由St数主控,尾流中环状涡结构呈“之”形交错分布,并且随着St数增加,涡结构逐渐从单列演变成双列,推力系数逐渐增大。

关键词：尾鳍摆动数值计算水动力涡结构

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海上旅游平台大跨度网壳结构强度分析

船舶力学 2024年第2期28卷 250-260页

作者：方春岳亚霖韦朋余张亦龙戴泽宇杨伟楠张欣玉中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

海上旅游平台大跨度网壳结构作为新型结构,目前还没有成熟的设计和强度分析方法。本文以网壳结构立柱间的相对位移为波浪载荷控制参数,基于设计波法和三维水弹性理论计算波浪载荷;以百年一遇的风速作为风载工况,采用k-ε湍流模型模拟风... 详细信息

海上旅游平台大跨度网壳结构作为新型结构,目前还没有成熟的设计和强度分析方法。本文以网壳结构立柱间的相对位移为波浪载荷控制参数,基于设计波法和三维水弹性理论计算波浪载荷;以百年一遇的风速作为风载工况,采用k-ε湍流模型模拟风场计算风载荷,利用面元积分法计算网壳结构等效节点载荷,建立大跨度网壳结构外载荷计算方法。在此基础上,以“海洋之心”旅游平台为算例,开展了网壳结构响应分析,获得了风载荷、波浪载荷及风浪联合作用下的网壳结构响应,对比分析了风载荷和波浪载荷对网壳结构响应的影响。

关键词：海上旅游平台大跨度网壳结构风载荷波浪载荷结构强度

基于重叠网格的潜艇自航模操纵运动数值模拟研究

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船舶力学 2024年第4期28卷 485-500页

作者：陈默张楠陈纪军黄苗苗曾柯中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

针对潜艇机动状态非定常运动数值模拟方法提升的实际需求,本文采用基于重叠网格的方法对潜艇六自由度耦合运动及各操纵面的独立运动直接数值建模,并利用滑移网格技术直接模拟艇后螺旋桨的转动,进行潜艇水下自航模的数值模拟方法研究。... 详细信息

针对潜艇机动状态非定常运动数值模拟方法提升的实际需求,本文采用基于重叠网格的方法对潜艇六自由度耦合运动及各操纵面的独立运动直接数值建模,并利用滑移网格技术直接模拟艇后螺旋桨的转动,进行潜艇水下自航模的数值模拟方法研究。通过开展潜艇自航模水下直航、水下回转、水平面Z形操舵、紧急倒车等典型工况的数值模拟,重点解决潜艇操纵状态下艇/桨/舵水动力耦合建模、自动舵的PD(proportional-derivative)数值控制实现等问题,建立基于重叠网格的潜艇自航模数值模拟技术途径。同时对潜艇操纵状态下艇体周围流动现象以及运动学与动力学参数时历变化过程进行分析,通过将典型运动参数数值模拟结果与水池物理模型试验结果进行对比,验证其工程预报实用性。研究结果可为潜艇操纵性和适航性预报与评估以及潜艇自航模模型试验技术完善提供技术支撑。

关键词：潜艇自航模重叠网格数值模拟

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基于人工蜂群算法的大规模武器目标分配研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1187-1195页

作者：周玉虎王桐陈立伟付李悦韦正现哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001 中国船舶工业系统工程研究院北京100094

针对大规模武器目标分配问题,本文提出一种改进的多目标武器目标分配模型,该模型将武器平台泛化为武器,并将武器平均飞行时间作为第2个优化目标。为有效解决这类问题,本文还提出了改进的自适应离散多目标人工蜂群算法。该算法基于人工... 详细信息

针对大规模武器目标分配问题,本文提出一种改进的多目标武器目标分配模型,该模型将武器平台泛化为武器,并将武器平均飞行时间作为第2个优化目标。为有效解决这类问题,本文还提出了改进的自适应离散多目标人工蜂群算法。该算法基于人工蜂群算法和非支配排序策略,引入了自适应算子操作数、重用蜜源探索信息的变异概率策略,并通过蜜源之间、蜜源与外部解集之间的交互以提高算法的收敛性,通过算子的随机选择保持种群多样性。最后通过不同规模武器目标分配的对比实验,证明了所提自适应算子操作数与重用蜜源探索次数的变异概率策略的有效性,并与MOABC、MOPSO、NSGA-II算法在反向世代距离、超体积、时间3个方面进行比较,本文算法能够在保证时效性的前提下得到质量更好的Pareto解集。

关键词：人工蜂群算法大规模武器目标分配多目标优化自适应算子操作数非支配排序

可用于微型开关研发的液态金属桥拉伸断裂过程仿真研究

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电工技术学报 2024年第17期39卷 5508-5520页

作者：朱晓楠杨飞张云轩孙晋茹荣命哲中国船舶集团有限公司第705研究所西安710077 西安交通大学电气工程学院西安710049

构建流体仿真模型可以有效地分析液桥拉伸断裂过程中的流体动力学特性,为基于液态金属桥拉伸断裂过程的电弧开断性能调控提供指导。已有的液桥仿真模型基于动网格或其他网格变形方法,无法仿真液桥的大范围拉伸形变和几何断裂。为此,该... 详细信息

构建流体仿真模型可以有效地分析液桥拉伸断裂过程中的流体动力学特性,为基于液态金属桥拉伸断裂过程的电弧开断性能调控提供指导。已有的液桥仿真模型基于动网格或其他网格变形方法,无法仿真液桥的大范围拉伸形变和几何断裂。为此,该文提出了一种不依赖网格形变的液桥拉伸断裂有限元仿真方法。该方法对液体设置极大黏度值,以不可流动液体区域对固体进行近似,同时通过极大黏度值界线的移动配合计算域内液体的流出来等效液桥的拉伸,实现了对液桥拉伸断裂过程的仿真。基于该仿真模型探究了液桥体积、拉伸速度等对液桥拉伸断裂过程的影响,获得了全拉伸速度范围内液桥拉伸断裂特性的转变规律。最终,结合实验结果分析了液桥拉伸断裂特性转变对于电弧燃烧模式的影响,给出了全拉伸速度范围内电弧燃烧模式转变相图,为液桥式开关的电弧开断性能调控提供了依据。该文研究内容对微型继电器、接触器等基于液桥断裂原理的微型开关研发具有指导意义。

关键词：电弧和电接触液态金属桥机械开关直流开断有限元仿真流体仿真

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火炮内弹道挤进过程导转侧力特性

弹道学报 2024年第3期36卷 12-18页

作者：梁林李翔彭松江王炳哲中国船舶第七一三研究所河南郑州450015

为研究弹丸挤进过程膛线导转侧与弹带的力学响应,基于能量法推导弹丸挤进过程弹带运动、变形及其与膛线相互作用的力学机理,根据经典内弹道理论分析了弹带挤进后与膛线导转侧受力关系,分别得到挤进过程和挤进后导转侧受力的一般表达式,... 详细信息

为研究弹丸挤进过程膛线导转侧与弹带的力学响应,基于能量法推导弹丸挤进过程弹带运动、变形及其与膛线相互作用的力学机理,根据经典内弹道理论分析了弹带挤进后与膛线导转侧受力关系,分别得到挤进过程和挤进后导转侧受力的一般表达式,并分析了挤进过程及挤进后导转侧受力的主要影响因素。采用弹塑性有限元方法模拟弹丸膛内运动过程,获取多种工况下导转侧受力动态响应,分析导转侧受力变化特性,以及挤进过程中导转侧力受挤进速度和坡膛角的影响规律。研究表明:弹丸挤进过程导转侧受力与挤进速度、坡膛角正相关,挤进后导转侧受力与弹底压力变化趋势一致;在一定速度范围内,弹丸挤进过程的导转侧受力远大于最大膛压时刻,且随着速度增加,挤进过程导转侧受力与最大膛压时刻的比值有明显增大的趋势;对于弹丸启动后自由行程较长的埋头弹火炮,挤进过程受力更为恶劣,需加强装药结构及优化坡膛结构为提高身管寿命创造条件。研究结果可为弹丸结构设计及弹炮匹配性分析提供理论参考。

关键词：内弹道导转侧受力挤进速度坡膛角弹炮匹配

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负电容压电分流-声学黑洞梁的带隙特性研究

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：王天浩叶天贵陈赞栩陈玉坤步春阳靳国永哈尔滨工程大学动力与能源工程学院中国船舶有限公司第705研究所

为探究负电容压电分流阻尼声学黑洞梁在振动传递中的带隙特性，基于长波近似假设建立了压电材料的机电耦合模型，并使用多物理场耦合仿真方法计算了声学黑洞-压电分流阻尼梁在强迫振动下的传输特性。经过与文献中结果对比验证了方法的... 详细信息

为探究负电容压电分流阻尼声学黑洞梁在振动传递中的带隙特性，基于长波近似假设建立了压电材料的机电耦合模型，并使用多物理场耦合仿真方法计算了声学黑洞-压电分流阻尼梁在强迫振动下的传输特性。经过与文献中结果对比验证了方法的正确性，并揭示了分流电路类型、电容大小和声学黑洞对结构带隙特性和抑振性能的影响规律。研究表明将负电容分流电路与声学黑洞相结合能够有效拓宽梁结构的带隙范围并提高其振动衰减的性能。

关键词：声学黑洞压电分流阻尼负电容强迫振动带隙特性抑振长波近似假设梁结构

基于障碍网络颗粒阻尼器的悬臂梁减振特性研究

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机械工程学报 2024年第17期60卷 208-222页

作者：蒋捷杨元龙强陈闫超群陈永辉夏兆旺昝浩江苏科技大学能源与动力学院镇江212003 中国船舶集团有限公司第七○一研究所武汉430064 中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海201108

障碍网络颗粒阻尼器是一种在颗粒阻尼器中内置三维网络的减振装置,通过增加颗粒与网络的碰撞与摩擦改变颗粒阻尼器的耗能特性。为研究障碍网络颗粒阻尼器附着在结构上的中低频减振特性,首先在填充比90%及颗粒粒径为2 mm条件下,试验研究... 详细信息

障碍网络颗粒阻尼器是一种在颗粒阻尼器中内置三维网络的减振装置,通过增加颗粒与网络的碰撞与摩擦改变颗粒阻尼器的耗能特性。为研究障碍网络颗粒阻尼器附着在结构上的中低频减振特性,首先在填充比90%及颗粒粒径为2 mm条件下,试验研究了附加障碍网络颗粒阻尼器后的悬臂梁结构在20~800 Hz频段的振动特性。其次,测量了特定频带(20~800 Hz)和激励范围(1~10g)下颗粒阻尼器与障碍网络颗粒阻尼器的损耗因子。最后通过离散元仿真探明了三维网络对附加在悬臂梁上颗粒阻尼器的能量损耗和颗粒运动的影响。研究结果表明,三维网络对于不同振动情况下有不同的影响,就悬臂梁而言,在一阶共振峰处(20 Hz)的减振效果较差,而在二阶(185 Hz)及三阶(520 Hz)共振峰处减振效果明显优于颗粒阻尼器。其原因在于在低频段颗粒运动幅值较大,网络会阻碍的颗粒的运动导致耗能降低;而在中频段网络打破颗粒的团聚效应,使更多的颗粒参与到耗能过程中,有效提升了颗粒阻尼器的阻尼性能。

关键词：颗粒阻尼障碍网络悬臂梁损耗因子能量耗散

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声栅结构信号增强性能及其影响因素研究

西北工业大学学报 2024年第2期42卷 251-259页

作者：阳磊陈克安吕宁田丰华张季阳刘屹东西北工业大学航海学院陕西西安710072 中国船舶集团有限公司第七〇五研究所陕西西安710069

对于安装在水下航行器声信号接收段的水听器阵列,在其声障板上覆盖高声阻抗材料(称为信号调节板)是一种能有效提高表面声阻抗并减少信号衰减的措施。相比传统的完全覆盖方式,声栅结构(即周期性地敷设调节板阵列)可以极大地提高接收信号... 详细信息

对于安装在水下航行器声信号接收段的水听器阵列,在其声障板上覆盖高声阻抗材料(称为信号调节板)是一种能有效提高表面声阻抗并减少信号衰减的措施。相比传统的完全覆盖方式,声栅结构(即周期性地敷设调节板阵列)可以极大地提高接收信号增益,减小接收段的质量。为了深入理解声栅结构信号增强机理,优化声栅结构设计,研究了调节板宽度、调节板厚度、入射角以及结构宽度比等因素对声栅结构信号增强性能的影响。仿真结果表明:斜入射会改变信号比(SR)的对称分布,但不会大幅改变结构的声学性能;调节板越宽、越厚,引起的非镜面散射会更强,声栅结构的信号增强性能就越好。在实际应用中,应合理设计声栅结构几何参数以满足现实环境的多重约束以达到总体性能最优,此外适中的宽度比能获得良好的总体声学性能。

关键词：信号增强信号调节板有限空间声栅轻量化声聚焦