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基于自适应变异粒子群的水声诱骗装置协同对抗策略优化
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作者 夏志军 任云冲 +1 位作者 韩云峰 江雷 《水下无人系统学报》 2026年第1期190-197,共8页
针对水面舰船防御水下制导装置时,多枚水声诱骗装置协同对抗体系研究不足,且传统穷举法存在效率低、可移植性差的问题,文中引入粒子群优化算法对对抗模型进行优化,并通过添加自适应惯性权重与多半径变异机制改进该算法;同时,构建以防御... 针对水面舰船防御水下制导装置时,多枚水声诱骗装置协同对抗体系研究不足,且传统穷举法存在效率低、可移植性差的问题,文中引入粒子群优化算法对对抗模型进行优化,并通过添加自适应惯性权重与多半径变异机制改进该算法;同时,构建以防御成功率、最小交战距离及舰船存活时间为核心指标的多目标优化函数,优化舰船规避航向以及2枚助飞式水声诱骗装置的发射距离与角度。仿真结果表明,所提改进算法相较传统算法具备更高效率、更快收敛速度与更优适应度,同时揭示了不同舷角态势下最优对抗策略的差异性及其战术价值,为水下制导装置防御策略制定提供重要参考。 展开更多
关键词 水下制导装置 助飞式水声诱骗装置 粒子群优化算法 协同对抗 自适应变异
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出水航行体与冰-水耦合作用特性研究
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作者 付志强 李志鹏 +2 位作者 孙龙泉 胡承龙 方明 《力学学报》 北大核心 2026年第1期244-258,共15页
航行体破冰出水过程中遭受冰层和流体载荷作用,使其运动学特征发生改变,导致航行体无法正常工作,但其中冰、水、航行体耦合作用机制尚不明确.本文针对出水航行体与冰-水-空泡耦合作用问题,设计了一套弹射出水破冰综合试验系统,开展了实... 航行体破冰出水过程中遭受冰层和流体载荷作用,使其运动学特征发生改变,导致航行体无法正常工作,但其中冰、水、航行体耦合作用机制尚不明确.本文针对出水航行体与冰-水-空泡耦合作用问题,设计了一套弹射出水破冰综合试验系统,开展了实验室条件下的不同盐度海冰制备及力学性能试验,随后通过使用所制备的不同盐度的可破碎模型冰,开展了航行体自由出水冲击不同厚度、不同盐度冰层的试验,研究航行体运动特性、冰层破坏模式、流体演化特性等问题.试验结果表明:航行体撞击冰层后速度会瞬间下降,并且姿态会有所偏转.而航行体撞击淡水冰的速度损失量显著大于同等条件下撞击盐水冰的速度损失量.结果还发现,淡水冰受航行体冲击后发生全面破碎,而航行体对盐水冰仅造成了穿孔.受冰层破坏的影响,流体演化形式也发生明显改变.研究表明航行体撞冰速度与剩余速度之间存在线性关系.本文的研究结果揭示了航行体-冰-水-空泡耦合作用过程,重点关注了复杂载荷作用下的航行体运动学特性,对于出水破冰航行体的设计具有一定的参考意义. 展开更多
关键词 航行体出水 运动特性 冰层破坏特征 流体流动 耦合作用特性
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跨介质航行体喷气入水降载方法饱和通气量优化研究
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作者 房玲 冯和英 +2 位作者 彭叶辉 陈志鹏 李志君 《振动与冲击》 北大核心 2026年第4期129-139,共11页
跨介质航行体头部喷气入水被证明是一种高效可调的主动降载方法,但维持较高降载效率需要耗费大量气体,不利于实际应用。为降低喷气入水降载方法的饱和通气量,基于体积分数法多相流模型,研究了通气量对喷气入水降载效率的影响规律,探讨... 跨介质航行体头部喷气入水被证明是一种高效可调的主动降载方法,但维持较高降载效率需要耗费大量气体,不利于实际应用。为降低喷气入水降载方法的饱和通气量,基于体积分数法多相流模型,研究了通气量对喷气入水降载效率的影响规律,探讨了航行体改形对饱和通气量的优化作用,并进一步分析了改形优化通气量的内在机理。研究表明,增大通气量可提升喷气入水降载效率,但存在饱和通气量,如基准模型以50 m/s的速度入水,当通气量增至25.5 g/s时,生成的空泡已完全包裹航行体,再继续增大通气量,降载效率增益将低于1%;对航行体肩部进行改形有助于降低饱和通气量,甚至还可以进一步增强基准模型的减阻降载优势,合理的肩部改形设计可将饱和通气量降至25.0 g/s以下;航行体肩部改形能降低饱和通气量一方面源于主被动降载方法优势的叠加,另一方面则是由于肩部改形有优化空泡内涡量分布、保障纵向流优势等流动调控作用,有助于改善空泡边界层的不稳定性和内部的流动分离现象,增强空泡的抗压能力。 展开更多
关键词 跨介质航行体 喷气降载方法 空泡形态 流动性能 饱和通气量
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改进Smith预估器结合HCOPSO算法的无人艇航向控制
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作者 李至琦 刘兰军 陈家林 《水下无人系统学报》 2026年第1期136-147,共12页
高速无人艇(USV)航向控制中,同时存在前向通道与反馈回路的时滞环节,并且具有较大的延迟/动态时间比,显著降低航向控制性能。传统Smith预估器虽能有效补偿前向通道时滞,但未考虑反馈回路的时滞。为此,文中将反馈回路时滞纳入Smith预估... 高速无人艇(USV)航向控制中,同时存在前向通道与反馈回路的时滞环节,并且具有较大的延迟/动态时间比,显著降低航向控制性能。传统Smith预估器虽能有效补偿前向通道时滞,但未考虑反馈回路的时滞。为此,文中将反馈回路时滞纳入Smith预估器设计,构建包含双向时滞的预测模型,同时补偿前向通道与反馈回路的时滞,减少双向时滞的系统相位裕度侵蚀。进一步,引入混合均值中心反向学习粒子群优化(HCOPSO)算法进行比例-积分-微分(PID)控制器参数寻优整定,该算法在迭代前期利用均值中心反向学习策略扩大搜索范围,后期通过自适应压缩因子实现精细寻优,兼具全局探索与局部开发的优势,有效解决寻优过程的局部最优解问题。基于USV航向模型进行了仿真测试,结果表明,改进Smith预估PID控制器相较于常规PID控制器、传统Smith预估PID控制器,系统的超调量和调节时间均得到了改善,稳态误差小于0.1°;并且当改进Smith预估补偿模型存在误差时,系统依然能够保持良好的动态性能与稳态精度。同时,针对改进Smith预估PID控制器,进一步对比分析了HCOPSO算法与粒子群优化(PSO)算法、遗传算法(GA)和鲸鱼优化算法(WOA)的航向控制性能。结果表明,HCOPSO算法获得的时间加权绝对误差积分(ITAE)指标较PSO、GA和WOA算法分别降低了55.38%、22.47%和24.63%,并表现出较强的扰动抑制能力与航向保持能力,验证了其有效性。 展开更多
关键词 无人艇 航向控制 SMITH预估器 PID控制 双向时滞
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跨介质航行体高速入水降载方法及前沿技术研究综述
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作者 蒋恩发 李学艺 王天杨 《机电产品开发与创新》 2026年第1期1-9,13,共10页
航行体入水是典型的跨介质运动问题,这是一个时间极短的瞬态流动过程,入水过程涉及气、液、固三相共同作用,在穿越自由界面时会引起强烈的非线性变化且伴有高冲击载荷,极易造成机体结构损坏、运动姿态改变以及轨迹偏离等问题。文中综述... 航行体入水是典型的跨介质运动问题,这是一个时间极短的瞬态流动过程,入水过程涉及气、液、固三相共同作用,在穿越自由界面时会引起强烈的非线性变化且伴有高冲击载荷,极易造成机体结构损坏、运动姿态改变以及轨迹偏离等问题。文中综述了跨介质航行体高速入水常见的降载方法及前沿技术,并分析了它的优劣,围绕跨介质航行体高速入水载荷特性的问题,结合国内外研究历程,展望了跨介质航行体发展必须克服的关键技术,提出了未来研究的重点方向。 展开更多
关键词 跨介质航行体 高速入水 入水载荷 降载
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燃气推进航行器出水多相流场及动力特性研究
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作者 赵慧文 郭建新 +3 位作者 王永刚 穆翔 肖海 仵波 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第3期31-38,共8页
为了研究燃烧室燃气流速及燃气密度对航行器水下运动特性的影响,同时为了探索水下航行器推进燃气的动态演变规律与水下汽化现象。基于多相流动网格仿真方法和Schnerr and sauer空化模型,设置多种流速、不同密度的燃烧室燃气,仿真模拟燃... 为了研究燃烧室燃气流速及燃气密度对航行器水下运动特性的影响,同时为了探索水下航行器推进燃气的动态演变规律与水下汽化现象。基于多相流动网格仿真方法和Schnerr and sauer空化模型,设置多种流速、不同密度的燃烧室燃气,仿真模拟燃气驱动水下航行器出水,研究燃气空泡的演变规律及航行器的受力特性。研究结果表明,燃烧室燃气流速与密度发生变化时,水下燃气空泡的演变规律均会经历膨胀、胀化、颈缩与回弹4个主要特征阶段,并且燃气空泡内存在激烈的汽液混合现象;水下航行器燃烧室燃气流速依次提升1.2倍、1.17倍、1.43倍,航行器合力依次提升了2倍、1.4倍、1.43倍。燃烧室燃气密度提升2倍,4种燃气流速下,航行器所受合力均提升了4倍。可以得出结论:水下航行器燃烧室燃气流速及密度是决定驱动效率的关键因素,且燃气密度的影响效果更明显,同时燃气泡在水下拥有固定演变规律。 展开更多
关键词 燃气推进 燃烧室流速及密度 多相流仿真
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基于水下爆炸的炸药JWL状态方程参数研究
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作者 王进 刘雅婷 +3 位作者 边兴 张玉柱 华国威 罗忆 《兵器装备工程学报》 北大核心 2026年第1期96-102,共7页
炸药爆轰产物状态方程是计算爆炸力学的基础方程之一,对爆炸力学数值模拟十分重要。为了准确快速获取炸药爆轰产物JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程参数,提出了一种利用水下爆炸冲击波压力数据和改进遗传算法辨识炸药爆轰产物JWL参数的... 炸药爆轰产物状态方程是计算爆炸力学的基础方程之一,对爆炸力学数值模拟十分重要。为了准确快速获取炸药爆轰产物JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程参数,提出了一种利用水下爆炸冲击波压力数据和改进遗传算法辨识炸药爆轰产物JWL参数的方法。从水下爆炸冲击波峰值压力出发,基于遗传算法结合LS-DYNA数值模拟不断优化调整参数,最终确定炸药爆轰产物JWL状态方程参数。结果表明:此优化方法收敛,基于辨识后JWL方程参数的测点压力-时间曲线与试验偏差较小,且压力-距离衰减曲线与经验公式偏差很小,决定系数(R^(2))大于0.99,同时利用辨识的参数模拟空中爆炸超压-距离衰减曲线与经验公式对比,两者吻合较好,进一步证明所提方法的有效性和准确性。 展开更多
关键词 水下爆炸 JWL状态方程 数值模拟 遗传算法 峰值压力
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攻角和侧滑角作用下超空泡射弹小角度入水弹道特性
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作者 许腾飞 赵越 +2 位作者 郭则庆 孙帅 闫雪璞 《兵工学报》 北大核心 2026年第2期134-148,共15页
初始攻角和侧滑角作为超空泡射弹小角度入水过程中的关键参数,对入水稳定性具有显著影响。基于Schnerr-Sauer空化模型、多相流模型和重叠网格技术,构建了超空泡射弹小角度入水的数值仿真模型。为验证模型的有效性,通过高速摄像机和弹道... 初始攻角和侧滑角作为超空泡射弹小角度入水过程中的关键参数,对入水稳定性具有显著影响。基于Schnerr-Sauer空化模型、多相流模型和重叠网格技术,构建了超空泡射弹小角度入水的数值仿真模型。为验证模型的有效性,通过高速摄像机和弹道枪开展射弹高速小角度入水试验,试验结果与数值模拟结果具有良好的一致性,证实了所建立数值方法的可靠性。基于验证的数值模型,本研究系统研究了不同初始攻角和侧滑角条件下超空泡射弹的入水过程,重点分析了空泡演化特征、流场分布规律以及射弹运动参数(包括速度、俯仰角、攻角等)和流体动力参数的变化规律。研究结果表明:小幅度正攻角可提升射弹的入水稳定性,但是超过一定的临界值后,流体动力系数出现显著波动,导致弹道失稳,负攻角无论大小均会降低射弹的入水稳定性;侧滑角增大会导致空泡受到不对称挤压,空泡呈现明显的非对称分布特征,尾拍现象加剧,显著降低射弹的运动稳定性。 展开更多
关键词 小角度入水 超空泡射弹 空泡 入水稳定性
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空-水双模态跨介质机器人推进性能CFD仿真研究
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作者 孙宇锋 周晶 +1 位作者 赵黎明 刘妹琴 《水下无人系统学报》 2026年第1期94-108,共15页
为应对复杂海洋环境中跨介质作业的需求,针对一款具备空中与水下双模态运动能力的跨介质机器人,开展了推进系统的计算流体力学(CFD)仿真研究。由于空气与水的密度、黏性等物理性质存在显著差异,传统单环境推进器难以兼顾2种介质的高效... 为应对复杂海洋环境中跨介质作业的需求,针对一款具备空中与水下双模态运动能力的跨介质机器人,开展了推进系统的计算流体力学(CFD)仿真研究。由于空气与水的密度、黏性等物理性质存在显著差异,传统单环境推进器难以兼顾2种介质的高效推进。为此,文中建立了涵盖空中与水下2种典型工况的三维瞬态CFD模型,采用滑移网格与流体体积方法,对单螺旋桨与多推进器耦合系统进行对比仿真分析,揭示了跨介质推进系统在推力系数、推进效率与尾流干扰等方面的差异性及规律。结果表明,在3 kn航速下,水下推进系统效率最高可达48.48%,显著高于空中推进系统(7.43%);多推进器协同运行会引起尾流耦合干扰,但在合理布局下可提升整体效率。文中构建了统一的空-水推进CFD分析框架,提出了一种跨介质推进性能定量评估方法,为跨介质机器人推进系统的布局优化与多模态协同设计提供理论参考。 展开更多
关键词 跨介质机器人 空-水双模态 CFD仿真 推进性能 尾流 多模态协同
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W型药型罩水下成型及毁伤数值模拟
10
作者 刘星雨 冯誉恒 +3 位作者 梁安琪 李旭东 伊建亚 张雪朋 《弹箭与制导学报》 北大核心 2026年第1期19-27,共9页
针对传统聚能战斗部水下侵彻单层靶孔径小的问题,提出了一种基于内锥角α和外锥角β的W型聚能装药结构设计方法,研究了药型罩结构对射流成型以及毁伤效能的影响规律。定义药型罩内外侧边长度的比值μ作为影响W型药型罩水下成型及毁伤的... 针对传统聚能战斗部水下侵彻单层靶孔径小的问题,提出了一种基于内锥角α和外锥角β的W型聚能装药结构设计方法,研究了药型罩结构对射流成型以及毁伤效能的影响规律。定义药型罩内外侧边长度的比值μ作为影响W型药型罩水下成型及毁伤的表征参数。通过数值模拟,分析比值μ及起爆点对环形射流成型与侵彻的影响规律。结果表明:当μ为0.22时,环形射流向轴线过度汇聚,形成爆炸成型弹丸(EFP);当0<μ<1时,随着μ值的增大,环形射流外扩趋势逐渐增大,头尾速度差减小,射流稳定性增加;当μ>1时,随着μ值增大,射流尾部杵体减少,头部射流扩张,头尾速度差增大以及受到外部水域作用,射流稳定性显著下降;随着起爆点数量增加引起环形射流头部颈缩,在小炸高情况下对侵彻开孔影响较小。通过优化药型罩内外锥角组合调整μ值及起爆点数量,可以实现环形射流对靶板的大面积毁伤。 展开更多
关键词 W型药型罩 水下爆炸 成型机理 毁伤效应 数值模拟
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SF_(6)氧化剂供给调节系统试验研究
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作者 张国威 白杨 +1 位作者 李国占 张洪军 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第2期84-88,共5页
Li/SF_(6)闭式循环热动力系统浸没喷射式燃烧反应剧烈,必须精确控制SF_(6)供给流量才能保证系统安全稳定地工作。为此,设计和搭建了SF_(6)氧化剂供给调节系统,试验研究了稳态和动态工况下SF_(6)供给流量和系统组件参数的变化规律。试验... Li/SF_(6)闭式循环热动力系统浸没喷射式燃烧反应剧烈,必须精确控制SF_(6)供给流量才能保证系统安全稳定地工作。为此,设计和搭建了SF_(6)氧化剂供给调节系统,试验研究了稳态和动态工况下SF_(6)供给流量和系统组件参数的变化规律。试验结果表明,稳态工况下SF_(6)供给压力与温度的波动幅值分别在0.2 bar和0.2℃以内,表明两级压力PID控制和两级温度PID控制可实现SF_(6)供给流量精确调节;动态工况下单级压力阶跃时系统可迅速调节供给压力并将波动幅值控制在0.2 bar以内,而两级压力同时阶跃时系统调节时间延长,供给压力波动幅值在0.2 bar以内,表明系统可实现SF_(6)氧化剂供给流量动态精确调节。研究成果为SF_(6)氧化剂供给调节提供了新方案,有助于鱼雷Li/SF_(6)闭式循环热动力系统研制。 展开更多
关键词 鱼雷 PID控制 供给调节系统 Li/SF_(6)
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面向全双工单载波水声通信相位补偿自干扰抵消方法
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作者 吴颂文 陆胤亨 +3 位作者 周锋 青昕 李岩龙 赵梓琛 《水下无人系统学报》 2026年第1期57-64,共8页
针对带内全双工水声通信中收发采样相位失配导致自干扰抵消性能下降的问题,提出了一种基于两阶段相位补偿的单载波自干扰抵消方法。传统方法假设参考信号与接收信号相位一致并直接进行抵消,文中方法则将相位补偿引入参考信号的构造过程... 针对带内全双工水声通信中收发采样相位失配导致自干扰抵消性能下降的问题,提出了一种基于两阶段相位补偿的单载波自干扰抵消方法。传统方法假设参考信号与接收信号相位一致并直接进行抵消,文中方法则将相位补偿引入参考信号的构造过程,以残余能量最小为优化目标。首先基于参考信号与接收信号的相关性联合估计初步相位,并在该结果的邻域内进一步精细搜索最优补偿相位并完成补偿,结合自适应滤波算法提高自干扰抵消能力。通过对单频信号与正交相移键控信号的仿真,结合水池与海上试验,验证了所提方法的有效性。结果表明,相位补偿后系统自干扰抵消效果明显提升:水池实验中自干扰抵消性能提升5.289 dB,海试中提升1.986 dB,且远端信号解调相关峰主旁瓣比得到优化。该相位补偿方法能有效提升自干扰抵消效果与滤波器收敛速度,从而提高系统解调的准确性,为全双工水声通信的实际应用提供了关键技术支撑。 展开更多
关键词 全双工水声通信 自干扰抵消 相位补偿 单载波 自适应滤波
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基于双低秩调整训练的船舶辐射噪声识别
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作者 马治勋 汤宁 +1 位作者 李璇 郝程鹏 《水下无人系统学报》 2026年第1期47-56,共10页
针对深度学习模型在船舶辐射噪声识别中由数据短缺、域偏移导致的泛化能力受限问题,文中提出了一种权重-特征双低秩自适应迁移学习框架。该框架从模型权重和特征表达2个维度协同开展低秩优化:在权重空间,冻结预训练权重,通过轻量化低秩... 针对深度学习模型在船舶辐射噪声识别中由数据短缺、域偏移导致的泛化能力受限问题,文中提出了一种权重-特征双低秩自适应迁移学习框架。该框架从模型权重和特征表达2个维度协同开展低秩优化:在权重空间,冻结预训练权重,通过轻量化低秩权重调整(WLoRA)模块构建可学习低秩权重参数,以较少参数量完成权重微调,从而降低过拟合风险;在特征空间,基于船舶辐射噪声Mel时频谱的内在低秩结构,通过低秩特征调整(FLoRA)模块对特征进行压缩和重构,从而显式约束模型学习低秩特征。该框架充分考虑了Mel时频谱的固有低秩结构,深入挖掘预训练模型潜力,有效提升了迁移学习性能。通过在ShipsEar和Deepship公开数据集上的实验表明,相对于直接微调预训练模型,所提方法能够有效提升迁移学习在船舶辐射嗓声分类模型中的性能。进一步的消融实验验证了2个低秩模块的有效性。 展开更多
关键词 船舶辐射噪声 双低秩 迁移学习 Mel时频谱
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基于USBL的USV-AUV协同多目标路径规划
14
作者 米彦龙 杨惠珍 郭天阳 《水下无人系统学报》 2026年第1期148-156,174,共10页
面向无人水面艇(USV)辅助多自主水下航行器(AUV)作业应用背景,针对水下通信易受干扰、有效距离有限及协同稳定性不足等问题,提出一种基于超短基线(USBL)定位系统的USV-AUV多目标协同路径规划方法。通过分析USBL工作原理与海洋水声信号... 面向无人水面艇(USV)辅助多自主水下航行器(AUV)作业应用背景,针对水下通信易受干扰、有效距离有限及协同稳定性不足等问题,提出一种基于超短基线(USBL)定位系统的USV-AUV多目标协同路径规划方法。通过分析USBL工作原理与海洋水声信号传播特性,融合USBL信号有效区、射线声学理论定义的声线传播边界及声呐方程计算的最大作用距离,共同构建协同作业的稳定通信范围。在确保USV与AUV处于水声通信有效范围的前提下,进一步优化路径长度、路径平滑度和USV-AUV的通信性能,建立了USV-AUV协同路径规划的多目标优化模型,采用融合遗传算法(GA)、粒子群优化(PSO)和教学优化(TLBO)算法的协同优化策略求解。仿真实验探究了通信距离、AUV作业深度等参数对USV规划路径影响,结果表明,所提方法在满足USBL通信约束的同时,能够有效提升USV与AUV协同工作的稳定性和效率,为多AUV执行复杂海洋任务提供可靠保障。 展开更多
关键词 无人水面艇 自主水下航行器 超短基线定位系统 协同路径规划 多目标优化 水声通信 GAPSO-TLBO算法
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AI驱动的海上无人系统决策与控制研究进展综述
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作者 邓英杰 徐艺菲 +2 位作者 闫敬 赵丁选 李梦霞 《水下无人系统学报》 2026年第1期9-28,共20页
海上无人系统是指具有自主作业能力的智能化水面、水下以及空中无人平台,采用人工智能(AI)技术提升其决策与控制水平是未来的必然发展趋势。尽管AI技术已经取得了长足发展,其应用于海上无人系统仍受到环境干扰和系统特性的诸多制约。文... 海上无人系统是指具有自主作业能力的智能化水面、水下以及空中无人平台,采用人工智能(AI)技术提升其决策与控制水平是未来的必然发展趋势。尽管AI技术已经取得了长足发展,其应用于海上无人系统仍受到环境干扰和系统特性的诸多制约。文中首先阐述了海上无人系统决策与控制基本架构,剖析了传统基于数学建模和固定规则的方法在非平稳海洋环境、多约束任务及异构集群协同中的固有缺陷。其次,综述了各国在AI驱动海上无人系统领域的发展现状,梳理总结了AI在环境感知与定位、路径规划与制导、运动控制以及多系统协同等关键技术上的研究进展及存在的问题。进而,揭示了当前研究面临的数据依赖性强、模型可解释性不足以及非平稳环境下学习困难等挑战。最后,从数据集构建、算法优化、可解释性增强、人机协同及大模型与通用人工智能(AGI)融合等方面,提出了针对性解决方案与未来发展路径,为AI技术与海上无人系统的深度融合提供理论参考与技术支撑。 展开更多
关键词 海上无人系统 AI技术 环境感知与定位 路径规划与制导 运动控制 多系统协同
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球头锥体高速入水冲击响应快速预报与数值验证
16
作者 刘平 黄嘉豪 +4 位作者 王星刚 赵俊琪 曾梦成 鄢之 熊永亮 《水下无人系统学报》 2026年第1期109-119,共11页
针对球头锥体跨介质入水的复杂物理现象,文中以入水动力学理论为基础,采用精确形体法建模,构建了一种快速预报球头锥体入水冲击过载的分析模型。该模型在运动体入水动力学基础上,针对典型入水阶段,引入附加质量的影响得到理想流体作用力... 针对球头锥体跨介质入水的复杂物理现象,文中以入水动力学理论为基础,采用精确形体法建模,构建了一种快速预报球头锥体入水冲击过载的分析模型。该模型在运动体入水动力学基础上,针对典型入水阶段,引入附加质量的影响得到理想流体作用力,对触水运动体截面切片进行受力分析得到粘性流体作用力,沿着结构体轴线将各切片理想流体作用力和粘性流体作用力积分,最后得到球头锥体入水多阶段动力学方程。为验证模型有效性,基于计算流体力学(CFD),数值试验采用多相流模型、k-ε模型以及重叠网格技术,对锥度5°~15°的球头锥体从空气中以50°~90°(垂直)角度范围高速抨击静止水面的高速入水过程开展数值仿真,揭示运动体高速入水规律。研究表明,文中所提模型可精确预测运动体入水冲击载荷及峰值时刻,且计算效率较传统CFD方法提升了2个量级,适用于工程领域快速评估。 展开更多
关键词 跨介质 高速入水 球头锥体 快速预报模型 冲击响应 计算流体力学
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尾翼板对水陆两栖车水动力性能影响的数值分析
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作者 张国卿 冯亿坤 +2 位作者 靳昊斌 盖祺芊 徐小军 《水下无人系统学报》 2026年第1期1-8,共8页
为揭示尾翼板对水陆两栖车水动力性能的影响机制,结合静水拖曳试验与数值仿真方法,基于STAR-CCM+数值计算对比分析了加装尾翼板前后两栖车在不同航速下的运动参数、自由液面波形及车身压力分布特性。研究结果表明:尾翼板可显著改变水陆... 为揭示尾翼板对水陆两栖车水动力性能的影响机制,结合静水拖曳试验与数值仿真方法,基于STAR-CCM+数值计算对比分析了加装尾翼板前后两栖车在不同航速下的运动参数、自由液面波形及车身压力分布特性。研究结果表明:尾翼板可显著改变水陆两栖车水动力特性,其作用效果具有明显的速度依赖性。运动参数方面,尾翼板使航行阻力呈先降后增趋势,在弗劳德数为0.738时减阻率达21.6%;同时,其对航行姿态的调控作用突出,纵摇角度峰值差异达63.3%,且有效抑制计算航速域内的垂荡运动。在流场特性方面,尾翼板通过改变车体纵摇角度和垂荡幅值,重构了两栖车周围流场波形和车身压力分布特征,低速时改善艉部流场分离,高速时需防范过度埋首引发的气蚀风险。文中研究为水陆两栖车的水动力优化设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 水陆两栖车 尾翼板 拖曳试验 航行姿态 水动力性能
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基于专家知识与深度强化学习的双层自主决策方法
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作者 肖文文 蔡乾亚 +3 位作者 毛立夫 林源 赵媛 王绵进 《水下无人系统学报》 2026年第1期182-189,共8页
水下环境复杂多变,水下无人系统面临感知信息不完备与环境不确定性的双重挑战,传统决策方法依赖完备的感知数据与地图信息,在动态复杂场景中自适应能力不足,难以高效完成自主导航、避障等任务。针对此,文中提出一种基于专家知识与深度... 水下环境复杂多变,水下无人系统面临感知信息不完备与环境不确定性的双重挑战,传统决策方法依赖完备的感知数据与地图信息,在动态复杂场景中自适应能力不足,难以高效完成自主导航、避障等任务。针对此,文中提出一种基于专家知识与深度强化学习的双层自主决策方法,旨在提升水下无人系统的智能决策自适应能力与任务执行效率。具体而言,首先设计包含七大功能模块的双层自主决策架构,通过强化系统鲁棒性切实保障航行安全;然后,提出融合专家知识与深度强化学习的自主决策策略生成方法,提升水下无人系统在未知场景中的自适应能力:最后,提出多模块设计方法实现各功能模块的解耦,有效提升水下无人系统的研发效率。以水下无人系统为研究对象,在Unity虚拟仿真平台开展自主导航与避障实验,结果表明,文中所提方法的任务成功率与平均奖励值收敛速度均优于近端策略优化、软演员-评论家等基准方法,为真实场景下的自主决策优化研究提供了坚实的理论支撑。 展开更多
关键词 水下无人系统 深度强化学习 专家知识 双层自主决策
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基于工频磁特征的近岸海底电缆UAV航磁定位方法
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作者 孙运坤 李尤 +5 位作者 曹向东 陈美 张雷 李明跃 赵杰 韩琦 《水下无人系统学报》 2026年第1期37-46,共10页
针对近岸海底电缆“最后一公里”高精度探测与定位的技术瓶颈,文中提出一种融合工频磁场特征解析的无人机(UAV)航磁综合探测方法。首先建立海底电缆工频磁场正演模型,通过数值仿真揭示电缆工频磁特征信号的传播衰减规律;其次,创新性地... 针对近岸海底电缆“最后一公里”高精度探测与定位的技术瓶颈,文中提出一种融合工频磁场特征解析的无人机(UAV)航磁综合探测方法。首先建立海底电缆工频磁场正演模型,通过数值仿真揭示电缆工频磁特征信号的传播衰减规律;其次,创新性地构建基于工频磁特征的频域信号提取算法,有效提升强环境噪声背景下弱磁信号的识别精度;继而提出结合地磁方向的逆向解析定位方法,实现海底电缆走向的米级空间反演。实验采用自主研发的旋翼式超低空(飞行高度1 m)磁测UAV系统,在温州近岸海域开展实测验证。结果表明:系统在潮间带复杂地形条件下可高效完成工频磁特征航空磁探测作业,通过对比分析发现,工频特征定位法较常规磁异常定位法在近岸浅水区具有显著优势,其定位误差不超过1.8 m,可准确追踪电缆埋设路径。文中研究为海底电缆工程巡检与定位提供了新的技术范式。 展开更多
关键词 超低空航磁 海底电缆探测 旋翼无人机 工频磁特征
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水下斜切喷管射流试验观测及数值模拟
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作者 王旭刚 叶永晧 +2 位作者 瞿泽晖 贺柏岩 刘华坪 《兵工学报》 北大核心 2026年第3期373-383,共11页
针对水下斜切喷管矢量控制技术,开展不同喷射压比及斜切角度下的射流试验观测和数值模拟研究,详细分析静水环境下射流初期的流场演化及喷管推力特性。研究结果表明:斜切喷管射流的非对称发展主要经历短边侧椭球状凸起气团-扁平盘状附壁... 针对水下斜切喷管矢量控制技术,开展不同喷射压比及斜切角度下的射流试验观测和数值模拟研究,详细分析静水环境下射流初期的流场演化及喷管推力特性。研究结果表明:斜切喷管射流的非对称发展主要经历短边侧椭球状凸起气团-扁平盘状附壁气泡-中间囊状凸起-中心回缩形成附壁盘状-中心再次凸起-持续轴向发展6个阶段;在斜切射流发展初期,气泡的非对称发展导致推力向长边侧偏斜,在稳定发展段,推力偏斜角度较小;随着喷射压比的增大,各阶段相同时刻气体体积越大,气体与周围流体的相互干扰增强,尤其是持续发展阶段,远离喷管出口的气液掺混与剪切增强,团状气泡脱落越明显,导致长边侧壁面压力脉动幅值较垂直射流时显著升高。 展开更多
关键词 矢量控制 喷射压比 斜切角度 流场演化 推力特性
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