仿生机器鱼外形设计及流场阻力数值分析

在机器鱼设计过程中,鱼体、尾鳍的外形设计十分重要。为了研究流体阻力更小、推进效率更高的全鱼外形,以金枪鱼、海豚和旗鱼为仿生对象,建立了 3 种不同的机器鱼模型,运用动网格技术定义了边界条件,并用数值方法分析了 3 种模型在流场中的速度、鱼体受力等水动力性能。结果表明：旗鱼模型游动性能最好,相比于金枪鱼与海豚模型,行进过程中受到的阻力更小,且通过斯特罗哈尔数比较旗鱼模型推进效率更高;另一方面,新月鳍仿生鱼游动速度最高,是八字鳍仿生鱼的 2.2 倍左右,旗鱼新月鳍机器鱼具有更好的游动性能。计算结果对减小机器鱼流体阻力,提高其推进效率提供了较好的参考价值。     

多缆地震船拖体的阻力及横向姿态预测

目前有关阻力及空间状态的理论计算和模型试验基本上针对单个水下拖体,而对多缆地震船各类拖体的综合受力和姿态则较少受到关注。为方便施工团队在海上快速预测拖体的状态,在国内外学者对水下拖体的流体阻力研究基础上,分析多缆地震船水下拖体的结构和流体阻力特征,提出简化的阻力计算及横向姿态预测方法。文章以常用的多缆地震船拖体配置为例,得到的估算结果与实际的作业状态较为吻合,证实了该方法的有效性。     

6000m级探测型AUV优化设计与阻力分析

使用ISIGHT集成EXCEL,ICEM,ANSYS FLUENT软件,搭建封闭耦合优化仿真平台。根据任务需求和布置需要得到设计变量、状态变量和目标函数,采用多岛遗传算法,优化求解得到局部最优AUV设计结果。借助SOLIDWORKS设计得到全附体模型,使用ANSYS CFX分别在0°,±2°,±4°,±8°,±16°攻角的条件下,计算其阻力值,经过经验公式对摩擦阻力的计算结果进行理论验证,证明了计算结果的可靠性。为6 000 m级探测型AUV的总体方案设计提供了线型参考和布局依据。     

CFD数值分析三体船片体位置对阻力及兴波干扰影响

三体船的水动力性能是目前水动力学研究的热门。对于中高速三体船来说,其静水阻力的很大一部分由兴波阻力构成,而对于兴波最大的影响因素就是片体位置的布局。以一艘圆舭型三体船为研究对象,运用黏流计算流体力学(CFD)方法模拟分析4种不同片体位置对三体船静水阻力和兴波干扰的影响。数值计算采用自主研发的黏流CFD求解器naoe-FOAM-SJTU。数值预报得到三体船静水阻力结果与模型试验结果吻合较好,验证了当前CFD方法预报三体船阻力的可靠性。通过不同片体位置三体船阻力计算发现,方案4的船型方案阻力最优,且通过细节的主片体间兴波干扰流场的结果给出了不同片体布置方案对三体船阻力和兴波的影响。     

水下滑翔器整体外形设计及水动力性能分析

对水下滑翔器的整体外形设计与水动力性能进行研究。在Slocum等几种典型水下滑翔器样机的基础上,对滑翔器的主体和附体进行一体化设计,得到阻力最小的新型水下滑翔器构型设计。利用CFD方法对水下滑翔器进行模拟仿真,通过分析对比五种主体构型,得到了比较合理的主体线型,然后用正交设计方法和曲线拟合法对附体进行了优选工作,最后得到了性能更优的整体载体外形。模拟仿真实验表明,滑翔器在8°左右攻角航行时,具有最大的升阻比;和Slocum等经典样机相比,新的载体具有更好的水动力性能。通过上述研究工作,也可以缩短水下滑翔器研制周期,降低设计成本,并为水下滑翔器的更优设计提供了有力的技术指导和参考。     

基于多体分析的浅水FPSO和水下软钢臂系泊系统运动特性研究

基于多体动力分析方法进行FPSO和水下软钢臂系泊系统的运动特性研究。相较于非线性弹簧模拟软钢臂系泊系统或者其他近似模拟方法,多体分析方法可以充分考虑系泊系统具体结构形式及其动力项对FPSO运动性能的影响,更好的预报系统运动响应和系泊力。本文将FPSO和水下钢臂结构模拟成2个具有6自由度的独立结构,两者用系泊链组进行连接。基于三维势流理论应用汇源分布法,首先在频域内进行FPSO的水动力参数分析,进而在时域内对系统进行耦合动力分析。本文重点讨论系泊系统黏性力和二阶波浪力对系统响应的影响,计算结果发现系泊系统黏性力对系泊力有一定影响,而在浅水条件下二阶波浪力的计算对准确预报系统运动及系泊力非常重要。     

东太平洋多金属结核分布的二维趋势面分析

对规则网的 469个测站的多金属结核丰度和 93个测站的 Mn、 Cu、 Co、 Ni元素进行趋势面分析 ,经 F检验 ,各变量的变异性显著 ,拟合度较低 ,表明多金属结核丰度及 Mn、Cu、Co、Ni金属元素的控制因素比较复杂。趋势面分析结果与相关分析结果一致 ,Mn、Cu、Ni元素有极相似的趋势特征 ,有两个轴向分布 ,一个为东西向轴 ,高值区在东部 ,另一个为北西向轴 ,高值区在北西部 ;结核丰度与 Co也有极相似的趋势特征 ,高值区在西部。应用逐次趋势面分析的结果将结核丰度的地质特征分解成各种简单控制因素的叠加 ,使对多金属结核的控矿因素、分布规律和物质来源的研究方法多样化     

基于多变量分析的环肋圆柱壳结构特性研究

为了从整个可行解空间研究圆柱壳结构特性,采用全因子试验设计获得变量范围内的可行解空间,通过相关理论推导计算得到不同结构形式圆柱壳的强度、稳定性以及振动频率等指标。采用相关性分析、主成分分析以及变量聚类分析方法根据可行解空间的数据对环肋圆柱壳强度、稳定性、振动频率之间以及这些属性与设计变量之间的关系进行研究。采用相关系数矩阵图、主成分分布图以及谱系聚类图将多变量分析的结果可视化。对可视化结果进行分析发现了圆柱壳结构属性之间的矛盾性,变量、属性之间的相似性和关系的复杂性。通过多变量分析得到的相关结论能够作为实际工程设计的参考。     

淡水养殖花鲈形态性状与体质量的相关性及通径分析

为明确淡水养殖花鲈(Lateolabrax maculatus)形态性状与体质量的关系,本研究测定了淡水养殖花鲈的体质量(Y)和吻长(X₁)、眼间距(X₂)、眼径长(X₃)、头长(X₄)、躯干长(X₅)、尾柄长(X₆)、头高(X₇)、体高(X₈)、尾柄高(X₉)、体长(X₁₀)、全长(X₁₁)、体宽(X₁₂) 12个形态性状,通过相关分析、通径分析和回归分析方法研究了形态性状与体质量的相关关系。研究表明,除眼径长(X₃)外,花鲈各形态性状与体质量呈极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)的正相关关系;相关分析发现体高(X₈)与体质量(Y)的相关系数最大(0.937),眼径长(X₃)与体质量的相关系数最小(0.175)。通径分析发现,体高(X     

基于ABAQUS多体分析的准零刚度隔振器性能研究

针对准零刚度隔振器因结构复杂而难以在有限元模拟过程中实现较好收敛的问题,本文利用ABAQUS软件的多体分析功能,解决了准零刚度隔振器建模分析过程中的简化模拟与收敛性问题,形成了针对准零刚度隔振器性能研究的有限元模拟方法,将模拟结果与实验结果进行了比较,同时分析了参数模拟值与理论值之间的误差,验证了该方法的准确性.针对影...     

珠江三角洲径潮动力数值模拟与特征分析

在显著人类活动或涉海工程已基本完成后的相对稳定地貌边界条件下,利用1D数值模拟方法,讨论了各种典型水文条件下珠江三角洲网河水文要素的空间分布,主要汊口的分流比及能量分布等径潮动力特征.结果表明:1)网河中高水位河道主要集中在西、北江网河干流的中上段,从网河顶端至口门,高低水位间的差值逐渐加大;2)网河区的涨潮流因来流情况不同差异较大,大水大潮期潮流界下移至口门段,枯水期潮流界上移,三角洲网河全域感潮;3)各主要汊口的分流比在各水期中均有相对稳定的分配关系,一般变化值小于5%;4)在网河区上段泄洪区,具有较大的能流率,枯水期,能流率普遍较小,但在网河区下段受潮汐影响显著的河道,则具有相对较高的潮能通量.Fr计算结果表明河道断面比能中重力作用相对惯性力要大得多.     

深海剖面测流潜标系统设计及姿态分析

结合深海海流剖面测量实际应用,介绍了潜标系统的设计中须注意的几个问题。针对绳索和不同形状的潜标系统测量单元,给出了静力计算和姿态分析的步骤与方法。根据测量要求,在假定的海流剖面环境下,计算了各潜标单元在海水中的位置、倾斜以及潜标系统的浮力配置和锚块配重。该方法对于潜标设计具有实际参考意义。