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针对多模态水陆两栖机器人作业环境复杂使得水下运动状态难以预报等难题,基于 CFD 方法求解的水动力系数,构建了机器人水下运动的五自由度动力学和运动学模型。基于机器人水下动力学模型,采用四阶经典龙格库塔法,开展了机器人直航运动及水平面回转运动数值仿真研究,并进行了水池试验验证。 试验结果数据与数值仿真结果误差均不超过 10%,验证了机器人水动力系数及五自由度动力学模型的准确性, 为水陆两栖机器人研制提供了理论与技术支撑。 相似文献
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扁平潜器微速操纵性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对扁平潜器的特点建立了其微速操纵性运动方程,提出了忽略攻角、漂角与旋转角速度耦合影响的水动力模型,由拖曳水池模型试验确定了攻角、漂角水动力,近似估算了旋转水动力.在主辅推进器的PD控制下,数值仿真计算了水平面航向保持与改变、垂直面潜浮的微速运动控制. 相似文献
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为改善船舶推进和海洋工程动力定位的性能,我们对可调螺距螺旋桨进行了多方面研究。已完成了盘面比为0.35、0.50和0.65的JDC三叶可调螺距螺旋桨系列的试验研究。获得了JDC系列全部试验结果。敞水试验数据按盘面比、初始螺距比、进速系数,转角、进速系数,初始螺距比及其相应的转角、进速系数三种组合进行多元回归分析,给出敞水曲线及其相应的多项式的系数和幂。水动力转叶力矩试验数据在不同盘面比时,按初始螺距比、转角、进速系数进行多元回归,给出水动力转叶力矩系数曲线及相应的多项式的系数和幂,离心力转叶力矩系数的计算值,在不同盘面比时按设计螺距比、转角进行多元回归,给出离心力转叶力矩系数曲线及其相应的多项式的系数和幂。最后给出各盘面比的B~(1/2)_p-δ图谱,供设计使用。 相似文献
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针对潜艇水动力系数求解及流场预测问题,本文通过求解瞬态雷诺时均方程,结合SUBOFF潜艇模型的具体参数和重叠网格法,提出了一种计算潜艇平面运动机构试验(PMM)的仿真方法,实现了PMM的虚拟仿真。将仿真试验的计算结果运用傅里叶变换获得了潜艇的加速度、角加速度的水动力系数,同时计算出频率为0.4 Hz时的潜艇的流场变化。结果显示：PMM数值试验所求得的水动力系数与试验值吻合良好,其中,惯性类系数求解精度较高,大部分系数的误差在17%以内,而黏性类水动力系数的求解精度远不如直线拖曳试验或回转试验计算精度高,个别计算系数超过了50%。从数值试验的整体效果上看,PMM数值试验方法可以用于潜艇惯性类系数的初步求解和预报,而黏性类系数的精度有待进一步研究。 相似文献
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本文主要归纳了基于Morison方程求解小尺度桩柱的水动力系数方面的研究成果。分别从单桩柱和群桩两个方面对水动力系数的研究成果,包括纯波、波流混合、横向力、直立桩柱、倾斜桩柱、复杂结构桩柱、粗糙度等进行了阐述,给出了在波流条件下水动力系数的变化规律;归纳了当前水动力系数的求解方法;介绍了在水动力系数的物模实验、数值仿真以及实验数据处理方法上的研究进展,并提出了相关研究的建议。 相似文献
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在频域中分别使用Rankine面元法和去奇点Rankine面元法（desingularized-Rankine panel method，简称DRPM）快速求解有航速船舶耐波性问题。使用两种不同的线性化方式：叠模流线性化法（double-body flow，简称DB）和均匀流线性化方法（Neumann-Kelvin，简称NK）计算了Wigley I、Wigley III和S175在有航速时船舶的水动力系数、波浪激励力和运动响应。两种线性化方法的计算结果与试验结果进行了比较，研究表明：使用Rankine面元法和去奇点Rankine面元法计算的结果相差不大，且与NK法相比使用DB法计算的结果和试验值更吻合，尤其是非对角线上交叉耦合水动力系数A35,B35,A53,B53的计算结果。运动响应对于边界条件线性化方式比较敏感，尤其是垂荡运动，在船共振频率附近，运动受到的影响最明显。 相似文献
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浮体间距对多浮体系统水动力系数的影响 总被引：2，自引：1，他引：2
根据三维线性势流理论，采用格林函数法，对多浮体系统的水动力系数进行了数值分析。数值算例中给出了在固定波频下水动力系数与浮体间相对位置关系曲线。水动力系数的变化幅度随着浮体间距离增大而变小。随着浮体间距的变化，水动力系数极值的出现具有明显的规律，相邻的极大值(或极小值)的间距为半个波长或一个波长。 相似文献
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通过试验研究了波浪要素对水平固定圆柱杆件水动力系数的影响。试验利用垂直杠杆原理,提取了杆件在波浪下的水平受力历时曲线,基于改造的莫里森方程,计算了不同波浪要素下的水动力系数C_D和C_M取值。定义分析了新的波高参数KH,周期参数KT和雷诺数Re对水动力系数的影响。研究表明,整体拟合法与四点拟合法获得的水动力系数在数值上差异不大。KH、KT及Re均对水动力系数的取值有较显著影响:1)随着波高KH的增大,C_D、C_M整体呈幂指数衰减,且C_M的衰减更为迅速;2)随着波周期KT的增大,C_D、C_M整体亦呈衰减趋势;3)相同波高条件下,C_M随Re数增大而增大,而C_D值相对稳定。最后给出了波浪条件下水动力系数C_D和C_M的经验计算公式。 相似文献
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无动力或破损的船舶在海上自由漂移对海上的各项生产活动是一个巨大的危险。通过对海上漂浮的船舶进行受力分析,考虑船舶的外形特征及漂浮状态,建立了海上船舶漂移轨迹模型,对船舶海面以上与以下侧向投影面积之比(面积比)、风拖曳系数、流拖曳系数等参数均进行了敏感性分析,并针对2018年1月6日爆燃的"桑吉"油轮漂移轨迹开展了模拟应用。结果表明该模型针对不同类型海上船舶的漂移轨迹有一定合理的模拟能力,船舶面积比是准确模拟漂移轨迹的一个重要参数,同时,该模型对风拖曳系数、流拖曳系数较为敏感。针对"桑吉"油轮的模拟,科氏力的作用不可忽视,考虑科氏力作用后漂移轨迹的模拟效果得到了很好的改善。 相似文献
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本文发展了一种切片-源汇杂交法计算程序用于计算具有较长平行舯体的船舶.在竖直平面内的三个自由度上的有关水动力系数。该方法能大幅度地节约计算机时,从而为有关海洋工程问题提供了一个方便高效的方法。 相似文献
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介绍多水下机器人(UUV)数字仿真平台的硬件结构以及单体UUV和多UUV系统的水动力计算流程,在此基础上利用Windows多线程技术实现多UUV的水动力计算,该方法已经用于多UUV数字仿真平台虚拟环境节点的设计中.系统仿真实验表明该方法设计的应用程序具有良好的执行效率和实时响应能力,为以后多UUV半物理仿真平台的水动力计算和实体多UUV系统水动力系数的验证奠定了基础. 相似文献
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船舶动力定位系统的预测模糊控制 总被引：1，自引：0，他引：1
在船舶动力定位中采用预测模糊控制策略,即通过自校正滤波与Ｋａｌｍ ａｎ 滤波得到系统低频运动位置偏差与相应速度的预测值作为模糊控制器的输入,以实现对其在水平面内的运动控制。因为基于系统模型的滤波器输出最终是经模糊化后输入至模糊控制器的,于是可大大降低对系统建模的精度要求,控制器本身具有强的鲁棒性。仿真结果说明了该策略的可行性及良好的控制性能。 相似文献
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船舶在随机波浪中操纵运动预报 总被引：1，自引：0，他引：1
将船舶操纵运动模型和船舶耐波性理论结合起来,建立了适用于求解船舶在随机波浪中运动的六自由度数学模型.该模型采用水平随船坐标系,与操纵运动有关的水动力采用经验公式估算;与耐波性相关的水动力除二阶力外采用从频域到时域的方法,其中一阶波浪力通过脉冲响应函数的卷积求取,记忆效应力由时延函数的卷积表示;对于二阶波浪力则只考虑其定常部分.最后,应用该模型对一艘集装箱船在静水、规则波、随机波下的回转运动进行了预报,并就波浪对回转运动的影响做了讨论.认为一阶力对船舶操纵运动影响不明显;在考察波浪对船舶操纵运动的影响,必须考虑二阶力的作用. 相似文献
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基于CFD技术和重叠网格技术完成了黏性流场中KVLCC2船模的操纵性水动力导数的数值计算。为保证计算的精确性,进行了网格的收敛性分析,给出了合适的网格划分方法;通过数值模拟斜航运动、纯横荡运动和纯艏摇运动计算出的水动力与相应条件下的试验值对比,计算结果与试验值吻合良好,计算出的水动力导数准确度较高。基于MMG分离建模方法建立KVLCC2船模的操纵性数学模型,利用龙格-库塔算法求解微分方程组,对船舶操纵运动进行仿真。回转试验和Z形操舵试验的仿真结果与试验结果对比,其回转直径和轨迹都非常吻合,表明采用的船舶操纵性预报是可行的。 相似文献