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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

转子运动条件下光纤光栅的扫描光谱特性及测温误差研究

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振动与冲击 2024年第12期43卷 17-29页

作者：陈思彤黄俊斌刘文李哲宇顾宏灿姚高飞海军工程大学兵器工程学院武汉430033 海军工程大学电磁能技术全国重点实验室武汉430033

针对基于空间耦合传输方法的电机转子温度监测系统,采用光纤光栅的传输矩阵理论和自聚集透镜的耦合传输理论,建立了转子运动条件下光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)的扫描光谱模型,首先研究了扫描光谱的畸变规律及各算法的寻峰效果,... 详细信息

针对基于空间耦合传输方法的电机转子温度监测系统,采用光纤光栅的传输矩阵理论和自聚集透镜的耦合传输理论,建立了转子运动条件下光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)的扫描光谱模型,首先研究了扫描光谱的畸变规律及各算法的寻峰效果,结果表明:转子的涡动导致FBG扫描光谱的反射峰发生偏移,3 dB带宽减小,随着耦合损耗与原始反射峰之间的相位差发生变化,中心波长的最大扫描误差以类似正弦函数的规律发生变化,新反射峰位置由耦合损耗变化速率、FBG原始反射率及其变化速率之间的限定关系决定。协调解调仪扫描速率与转子涡动频率之间的数值关系是减轻光谱畸变的主要方法;此外,相比于半峰法和多种拟合型算法,质心法通过提取畸变光谱的重心也明显地减小了中心波长的扫描误差。然后,通过理论和试验研究了转子涡动频率与解调仪扫描频率对系统测温误差产生的影响,结果表明:随着耦合损耗周期与光谱扫描时间之比(q值)的增加,系统的最大测温误差先剧烈地减小、然后缓慢减小至稳定,令q>10是确保系统的测温误差及其波动较小的最低条件;对于转速小于200 000 r/min的转子(涡动频率小于1 667 Hz),当转子径向振动的幅值小于200μm、轴心轨迹的轴比小于3、轴心线偏转的角度小于0.1°时,采用扫描频率大于760 Hz的解调仪和质心寻峰法可以保证涡动引起的测温误差小于0.3℃,为转子测温系统的实际应用及测温误差的预估提供了依据。

关键词：光纤光栅(FBG)传感器转子温度监测系统转子运动畸变光谱寻峰误差

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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利用舰船内部磁场的反演建模方法

国防科技大学学报 2024年第4期46卷 184-190页

作者：何保委张俊洪刘胜道周国华唐烈峥宗敬文海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033

积分方程法被广泛应用于舰船磁场反演建模当中,但模型要求有足够多的测量点用于获取舰船在特定深度的磁场。针对积分方程法利用近场磁场建模时精度较差的问题,提出一种增加约束方程的改进措施,并分别开展了薄钢板模型和三维舰船模型磁... 详细信息

积分方程法被广泛应用于舰船磁场反演建模当中,但模型要求有足够多的测量点用于获取舰船在特定深度的磁场。针对积分方程法利用近场磁场建模时精度较差的问题,提出一种增加约束方程的改进措施,并分别开展了薄钢板模型和三维舰船模型磁场数值仿真。采用有限元方法对舰船内部测量点进行初始化选择,基于舰船内部磁场测量值构建了反演模型,采用奇异值分解法求解磁源参数并预测船外空间磁场,舰船外部空间磁场预测结果的均方根误差小于12%。舰船舱段模型磁场推算实验表明,由舱段内部磁场预测外部磁场的均方根误差约为13%,证明了所提出方法的有效性,可以改善传统反演模型的不稳定和精度不足的问题,研究结果可为舰船闭环消磁的算法设计提供思路。

关键词：积分方程法舰船磁场反演建模内部磁场闭环消磁

基于Tri-feature训练的目标与海杂波鉴别算法

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系统工程与电子技术 2024年第9期46卷 2935-2940页

作者：吴巍薛冰刘丹丹海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430032

针对海杂波背景下末制导雷达容易出现错误检测的问题,开展海杂波抑制和鉴别研究。采用基于Tri-feature训练的目标鉴别分类算法,以目标幅度、峰值持续范围和起伏率作为特征量,核函数选择径向基函数(radial basis function,RBF)。RBF非线... 详细信息

针对海杂波背景下末制导雷达容易出现错误检测的问题,开展海杂波抑制和鉴别研究。采用基于Tri-feature训练的目标鉴别分类算法,以目标幅度、峰值持续范围和起伏率作为特征量,核函数选择径向基函数(radial basis function,RBF)。RBF非线性映射能力强,在高维空间中可以更好地表达数据之间的关系,然后进行支撑向量机(support vector machine,SVM)目标鉴别分类器设计和实验数据验证。经公开的实测数据验证,所提算法准确率达到97%以上。通过与传统的模板匹配识别方法进行对比,基于Tri-feature训练的目标鉴别分类算法有更高的鉴别准确率,证明了所提方法的有效性和先进性。

关键词：海杂波抑制末制导雷达目标分类支持向量机

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基于L-SHADE算法的AUV载体磁干扰参数辨识的数值模拟

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兵工学报 2024年第8期45卷 2678-2687页

作者：周国华李林锋吴轲娜刘月林夏帅海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033

采用自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)磁测平台可开展海洋地磁场测量、水下磁性目标探测和识别等工作,AUV磁测平台具有广阔的应用前景,但目前AUV载体磁干扰补偿技术研究尚不成熟,制约着水下航行器测磁精度。基于磁测... 详细信息

采用自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)磁测平台可开展海洋地磁场测量、水下磁性目标探测和识别等工作,AUV磁测平台具有广阔的应用前景,但目前AUV载体磁干扰补偿技术研究尚不成熟,制约着水下航行器测磁精度。基于磁测平台抗磁干扰基本原理,提出一种基于线性种群规模缩减和成功历史的参数自适应差分进化(Success History-based Adaptive Differential Evolution with Linear Population Size Reduction,L-SHADE)算法的AUV载体磁干扰参数辨识的数值模拟方法。用磁偶极子和旋转椭球壳混合模型来等效模拟AUV载体磁干扰,通过模拟航行获得多组磁测数据,据此建立磁干扰参数辨识模型,并采用L-SHADE算法求解。通过数值模拟实验定量分析研究磁测平台测磁精度随磁传感器、平台姿态及航向等误差的传播规律。研究结果表明:当磁传感器测量精度为10 nT、姿态测量精度为0.01°、航向测量精度为0.1°时,测磁误差可小于100 nT。设计的AUV磁测平台抗干扰试验表明,地磁场总量最大相对误差为1.07%。

关键词：自主水下航行器磁干扰补偿参数辨识磁等效数学模型 L-SHADE算法

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基于二级迭代的局部近场声全息研究及实验

船舶力学 2024年第9期28卷 1441-1450页

作者：柴凯楼京俊李荣华胡俊波海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 海军工程大学动力工程学院武汉430033

为了有效减小传统近场声全息声场重建过程中的“窗效应”和准确利用有限测量孔径测量并定位潜艇的表面声源,提出一种基于二级迭代的局部近场声全息方法。首先,通过改进基于正交球面波的局部近场声全息方法,提出基于二级迭代的局部近场... 详细信息

为了有效减小传统近场声全息声场重建过程中的“窗效应”和准确利用有限测量孔径测量并定位潜艇的表面声源,提出一种基于二级迭代的局部近场声全息方法。首先,通过改进基于正交球面波的局部近场声全息方法,提出基于二级迭代的局部近场声全息方法;然后,仿真对比上述两种局部近场声全息方法的重构结果,研究外推误差和扩展测点数对重构精度的影响;最后,在消声水池中利用小孔径全息测量面进行基于二级迭代的局部近场声全息的实验研究。结果表明,基于二级迭代的局部近场声全息能大大减小有限测量孔径带来的“窗效应”和“孔径重复效应”误差,验证了该方法的优越性,可为水下大尺寸声源的近场声全息精确测量提供重要参考。

关键词：局部近场声全息波数域外推窗效应二级迭代噪声源识别

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自修复聚氨酯材料的研究进展

材料导报 2024年第1期38卷 249-258页

作者：刘亚豪王源升杨雪黄威李科王轩海军工程大学基础部武汉430033 海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 海军工程大学振动与噪声研究所武汉430033 海军工程大学船舶振动噪声重点实验室武汉430033 92941部队辽宁葫芦岛125001

聚氨酯材料因具有优异的综合性能而得到了广泛应用,但是其在使用过程中不可避免地会产生微裂纹等结构破坏,而自修复技术是解决这一问题的有效方案。本文阐述了非本征型和本征型自修复的机理,重点综述了本征型自修复材料的设计方法和研... 详细信息

聚氨酯材料因具有优异的综合性能而得到了广泛应用,但是其在使用过程中不可避免地会产生微裂纹等结构破坏,而自修复技术是解决这一问题的有效方案。本文阐述了非本征型和本征型自修复的机理,重点综述了本征型自修复材料的设计方法和研究进展,讨论了不同设计方法对材料自修复性能、力学性能等的影响,最后针对自修复材料自修复性能和力学性能的平衡问题,探讨了复合型自修复体系的可行性、设计思路和最新进展,提出了复合型自修复材料是今后的一大发展趋势,并展望了自修复材料面临的挑战和发展方向。

关键词：自修复聚氨酯可逆动态键力学性能石墨烯

基于输出电压轨迹的三相逆变器开关管开路故障诊断

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 1106-1116,I0021页

作者：徐小健于飞海军工程大学电气工程学院湖北省武汉市430033

开关管开路故障会让功率变换器的输出电压与电流产生严重畸变,因而降低了变换器输出的电能质量。开路故障出现后其余功率开关器件的损耗可能增加,所以容易在电路中引发二次故障。文中提出一种针对三相逆变器开关管开路故障的故障诊断方... 详细信息

开关管开路故障会让功率变换器的输出电压与电流产生严重畸变,因而降低了变换器输出的电能质量。开路故障出现后其余功率开关器件的损耗可能增加,所以容易在电路中引发二次故障。文中提出一种针对三相逆变器开关管开路故障的故障诊断方法。故障类型与故障器件的辨识通过分析三相逆变器在αβ平面上的输出电压轨迹实现,仅需要测量滤波后的输出线电压。所提出的方法易于实现,可以诊断三相逆变器的所有开关管开路故障情况。最后,通过仿真和实验验证所提出方法的可行性和准确性。

关键词：故障诊断开路故障三相逆变器电压轨迹克拉克变换

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