带翼水下机器人运动控制的动力学建模 被引量：21

1

作者 李晔 刘建成 +1 位作者 徐玉如 庞永杰 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期128-131,共4页

根据水下机器人运动的一般方程,分析了其所受线性和非线性水动力的影响,进而推导出水下机器人控制系统的运动方程.讨论了螺旋桨和舵、翼的推力解算方法和整个系统的动力学响应过程.为分析控制系统的物理学特性提供了理论依据.

关键词 水下机器人 动力学 运动控制 舵翼

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格栅翼的气动特性研究评述 被引量：5

2

作者 陈少松 赵润祥 +1 位作者 丁则胜 谭俊杰 《弹道学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第2期89-95,共7页

格栅翼是一种新型舵翼，研究表明，格栅翼作为飞行器的稳定面和控制面，在升力特性、铰链力矩特性和外形尺寸方面都优于传统平板翼，因而受到国内外研究者的普遍关注．本文着重介绍了国内外进行格栅翼气动特性研究的研究方法、研究内容... 格栅翼是一种新型舵翼，研究表明，格栅翼作为飞行器的稳定面和控制面，在升力特性、铰链力矩特性和外形尺寸方面都优于传统平板翼，因而受到国内外研究者的普遍关注．本文着重介绍了国内外进行格栅翼气动特性研究的研究方法、研究内容、主要研究结果和应用情况． 展开更多

关键词 格栅翼 气动力 风洞实验 舵翼 气动特性 导弹

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小展弦比舵翼三维绕流场的数值模拟计算 被引量：3

3

作者 杨俊 潘卫明 《武汉交通科技大学学报》 1999年第2期119-122,共4页

采用ＲＡＮＳ方程为基本方程，应用二层ｋ－ε湍流模型封闭ＲＡＮＳ方程，采用有限体积法离散方程，对小展弦比舵翼的三维绕流场进行了数值模拟计算．不同于通常的网格划分，采用了贴体坐标与空度法相结合的方法对舵翼的几何形状及其对... 采用ＲＡＮＳ方程为基本方程，应用二层ｋ－ε湍流模型封闭ＲＡＮＳ方程，采用有限体积法离散方程，对小展弦比舵翼的三维绕流场进行了数值模拟计算．不同于通常的网格划分，采用了贴体坐标与空度法相结合的方法对舵翼的几何形状及其对流场的影响进行描述．计算结果与实验结果进行了比较，结果表明，本文所采用的方法，可以对小展弦比舵翼三维流动的流体动力性能进行正确地预报，对其绕流场亦能给出合理的描述． 展开更多

关键词 舵翼 三维流动 RNAS方程 数值模拟 船舶

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TC4钛合金点阵/4层混合结构舵翼超塑成形/扩散连接工艺 被引量：6

4

作者 吴迪鹏 武永 +2 位作者 周贤军 汤国伟 陈明和 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期92-97,共6页

为研究TC4钛合金点阵/4层混合结构舵翼件的超塑成形/扩散连接工艺,采用ABAQUS有限元软件分析了舵翼件在超塑成形过程中的等效应变以及不同区域的壁厚变化,并进行了带预制块的TC4钛合金空心结构舵翼件超塑成形/扩散连接实验以及无损检测... 为研究TC4钛合金点阵/4层混合结构舵翼件的超塑成形/扩散连接工艺,采用ABAQUS有限元软件分析了舵翼件在超塑成形过程中的等效应变以及不同区域的壁厚变化,并进行了带预制块的TC4钛合金空心结构舵翼件超塑成形/扩散连接实验以及无损检测、壁厚分析和金相分析。结果表明,在920℃下以3.0 MPa胀形压力成形的零件表面质量良好,无沟槽缺陷;在920℃/2 MPa/120 min扩散焊接条件下,扩散连接界面质量良好,焊合率为95%;点阵结构各筋条完全成形,最小壁厚为0.69 mm,减薄率为13.8%;4层结构区域凸包贴模成形,预制块工艺补充面圆角处的壁厚最小,厚度为0.52 mm,减薄率为35%。 展开更多

关键词 TC4钛合金 点阵结构 4层结构 舵翼 超塑成形/扩散连接

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高超声速火箭弹舵翼气动热烧蚀预测 被引量：4

5

作者 蔡礼港 常秋英 +1 位作者 杨超 段晓亮 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2018年第8期53-57,共5页

使用有限元方法对某型号高超声速火箭弹舵翼真实飞行工况进行气动热仿真,结合动网格和生死单元法进行舵翼烧蚀过程仿真,通过编写数据映射程序实现流体场与固体场之间的数据映射。计算了采用D6AC钢作为舵翼主要材料时,舵翼的烧蚀过程和... 使用有限元方法对某型号高超声速火箭弹舵翼真实飞行工况进行气动热仿真,结合动网格和生死单元法进行舵翼烧蚀过程仿真,通过编写数据映射程序实现流体场与固体场之间的数据映射。计算了采用D6AC钢作为舵翼主要材料时,舵翼的烧蚀过程和最终烧蚀形貌。仿真结果表明D6AC钢舵翼的前缘区域被烧蚀,中后部区域基本完整。通过对比电弧加热风洞试验结果可知,仿真烧蚀结果的误差在工程应用允许误差范围内,未来可使用此方法预测不同材料舵翼的动态烧蚀过程与烧蚀区域。 展开更多

关键词 气动热 烧蚀 数值模拟 高超声速火箭弹 舵翼

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不同舵角的舵翼结构涡量及流噪声特性分析 被引量：2

6

作者 屈铎 张振海 楼京俊 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第6期40-44,共5页

以梯形舵翼结构为研究对象,采用CFD大涡模拟及Lighthill声类比理论对不同舵角下舵翼结构的流场和声场进行数值预报,分析其涡量特性及流噪声特性。结果表明:来流速度相同时,随着舵角的增大,涡系越来越复杂,涡量及流噪声也随之增大;涡系... 以梯形舵翼结构为研究对象,采用CFD大涡模拟及Lighthill声类比理论对不同舵角下舵翼结构的流场和声场进行数值预报,分析其涡量特性及流噪声特性。结果表明:来流速度相同时,随着舵角的增大,涡系越来越复杂,涡量及流噪声也随之增大;涡系主要集中在稳定翼的导边、舵翼的尾缘及舵与稳定翼之间;舵翼结构流噪声的声压级频谱频带较宽,无明显的主频率出现;低频时声压级幅值较大,并且随着频率升高而持续下降;舵翼尾缘及稳定翼导边前缘的声场强度比翼型两侧的声场强度大,这也和流场涡量分析结果一致,进而说明了涡流是产生流噪声的根本原因。 展开更多

关键词 舵翼 涡量 流噪声 舵角 大涡模拟 Lighthill声类比理论

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水下机器人舵翼的水动力仿真 被引量：1

7

作者 王妹婷 齐永锋 +3 位作者 汤方平 戴志光 陆柳延 吕学智 《扬州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第3期47-51,共5页

为了提高采用单螺旋桨推进器配合单方向舵和双水平翼控制航向与平衡的具有封闭式流线型外形水下机器人的可操作性并减小其航行阻力,设计了水下机器人舵翼结构,并运用数值模拟方法对翼型绕流问题进行研究.应用流体力学计算软件FLUENT,以... 为了提高采用单螺旋桨推进器配合单方向舵和双水平翼控制航向与平衡的具有封闭式流线型外形水下机器人的可操作性并减小其航行阻力,设计了水下机器人舵翼结构,并运用数值模拟方法对翼型绕流问题进行研究.应用流体力学计算软件FLUENT,以有限体积法和RNGk-ε湍流模型直接求解RANS方程,对三维翼型在不同攻角、不同雷诺数下的流场进行数值模拟,并计算其水动力性能,得到不同攻角时舵翼叶面和叶背表面的压力分布图.分析了不同雷诺数、不同攻角下舵翼的流场压力系数、速度矢量分布图和升阻力,并讨论了扭矩系数随攻角变化的规律.研究结果对于水下机器人舵翼水动力性能研究和强度设计具有一定参考价值. 展开更多

关键词 水下机器人 舵翼 水动力学 数值模拟 压力分布

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转舵速度函数对舵翼振动辐射效应影响研究

8

作者 李经 黄晨冉 +1 位作者 付敏飞 柏铁朝 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第23期12-18,共7页

水下机动状态潜艇瞬态操舵噪声日渐突出。本文针对潜艇舵翼在不同的转舵速度函数下振动辐射效应进行研究,研究舵翼结构声辐射频谱特征、声辐射功率、声辐射效率、指向性等声学量与转舵控制函数之间的关系。首先利用Fluent的动网格技术,... 水下机动状态潜艇瞬态操舵噪声日渐突出。本文针对潜艇舵翼在不同的转舵速度函数下振动辐射效应进行研究,研究舵翼结构声辐射频谱特征、声辐射功率、声辐射效率、指向性等声学量与转舵控制函数之间的关系。首先利用Fluent的动网格技术,计算舵翼结构以不同速度函数转动过程中的流固耦合现象及结构响应,然后基于声学计算软件LMS Virtual Lab,用直接边界元法计算辐射声场。仿真结果表明,线性操舵至固定舵角有利于降低舵翼最大辐射声功率。 展开更多

关键词 辐射声场 转舵速度函数 舵翼 流固耦合

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水下自主航行器舵翼水动力性能分析 被引量：1

9

作者 吕欣倍 张铁栋 +1 位作者 王聪 庞永杰 《扬州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第3期56-59,共4页

针对300 kg级水下自主航行器尾舵设计的关键问题,采用三维计算流体力学方法,计算了梯形舵在不同航速下的流体力学性能,得到不同舵角条件下水下航行器舵翼的水动力性能与流场分布,分析了不同舵角水动力性能变化原因和声呐对垂直上舵产生... 针对300 kg级水下自主航行器尾舵设计的关键问题,采用三维计算流体力学方法,计算了梯形舵在不同航速下的流体力学性能,得到不同舵角条件下水下航行器舵翼的水动力性能与流场分布,分析了不同舵角水动力性能变化原因和声呐对垂直上舵产生的影响,同时对舵翼进行了优化设计.结果表明,当水下航行器正常航行时,舵翼攻角大于20°后,舵翼水动力性能明显下降.优化发现后掠7.71°的舵翼在理论上具有更好的水动力性能,为水下航行器的后续设计提供参考. 展开更多

关键词 水下自主航行器 舵翼 水动力学 流场分布 数值模拟

原文传递

导弹舵翼动态特性的数值分析 被引量：1

10

作者 杨朝辉 张军昌 +1 位作者 雷勇 文建刚 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第2期23-24,共2页

为了研究导弹舵翼的动态特性,文中以一种尺寸的导弹舵翼为例,通过有限元模态分析,得到了舵翼的固有频率及其对应的振型,绘出了舵翼各阶数的模态彩色云图,并进行了扩展模态,其计算结果对舵翼的结构设计及材料的选择具有重要的参考价值,... 为了研究导弹舵翼的动态特性,文中以一种尺寸的导弹舵翼为例,通过有限元模态分析,得到了舵翼的固有频率及其对应的振型,绘出了舵翼各阶数的模态彩色云图,并进行了扩展模态,其计算结果对舵翼的结构设计及材料的选择具有重要的参考价值,同时也为进一步动力学分析做好了准备。 展开更多

关键词 舵翼 固有频率 振型

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尾缘开槽的环量控制舵翼性能试验研究

11

作者 朱松林 汤忠谷 《船舶工程》 CSCD 北大核心 1995年第1期8-11,2,共4页

本文介绍了一种展弦比为1的环量控制舵翼在零攻角下的水动力性能试验。试验模型是安装有尾缘喷流圆柱的NACA0015截尾方形舵。试验结果表明，随喷流动量系数的增加，开力系数显著上升。为减小阻力，在模型尾缘圆柱上开了一排V形槽，开槽... 本文介绍了一种展弦比为1的环量控制舵翼在零攻角下的水动力性能试验。试验模型是安装有尾缘喷流圆柱的NACA0015截尾方形舵。试验结果表明，随喷流动量系数的增加，开力系数显著上升。为减小阻力，在模型尾缘圆柱上开了一排V形槽，开槽后的模型阻力有不同程度的降低，并且喷流动量系数越大，减阻越大。开槽的另一个效果是使喷流失速推迟。 展开更多

关键词 环量控制 舵翼 水动力性能 模型试验 尾缘开槽

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小型ROV运动控制的动力学建模

12

作者 陆柳延 《福建电脑》 2017年第8期116-118,共3页

小型水下机器人具有体积小、灵活性好、成本低等优点。本文为研究和设计水下机器人控制系统打下基础,着重讲述建立ROV的运动学模型。并且讨论了螺旋桨和舵、翼的推力解算方法和整个系统的动力学响应过程。

关键词 小型ROV 运动学模型 舵翼

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系列舵翼潜艇水动力系数数值计算及试验研究 被引量：10

13

作者 王庆云 庞永杰 +1 位作者 李伟坡 廖欢欢 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第11期21-26,共6页

操纵性水动力系数的准确计算和测量对潜艇操纵性预报及运动控制起着至关重要的作用。文中以SUBOFF为研究对象,基于切割体网格应用STARCCM+软件完成系列舵翼艇体阻力的数值模拟;采用基于三角形网格的面元法程序和循环水槽操纵性试验2种... 操纵性水动力系数的准确计算和测量对潜艇操纵性预报及运动控制起着至关重要的作用。文中以SUBOFF为研究对象,基于切割体网格应用STARCCM+软件完成系列舵翼艇体阻力的数值模拟;采用基于三角形网格的面元法程序和循环水槽操纵性试验2种方法获得系列舵翼缩比模型(λ=2:1)的水动力系数,并研究不同Re下舵角水动力系数的变化趋势。结果与文献[1]对比,验证了STARCCM+对潜艇阻力性能模拟的可靠性以及2种方法获取水动力系数的正确性,为潜艇水动力系数的CFD数值模拟和操纵性预报仿真提供可靠的参考依据。 展开更多

关键词 系列舵翼潜艇 阻力 面元法 水动力系数 水动力试验

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TC31钛合金四层舵翼超塑成形/扩散连接工艺研究 被引量：7

14

作者 武永 周贤军 +2 位作者 吴迪鹏 汤国伟 陈明和 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第17期34-40,共7页

为研究TC31四层舵翼的超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺,开展了高温拉伸、有限元仿真和舵翼件试验研究。结果表明,TC31钛合金在920℃和0.001s^(-1)应变速率下,延伸率为639%,展现了良好的超塑性能;四层舵翼超塑成形/扩散连接的ABAQUS仿真... 为研究TC31四层舵翼的超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺,开展了高温拉伸、有限元仿真和舵翼件试验研究。结果表明,TC31钛合金在920℃和0.001s^(-1)应变速率下,延伸率为639%,展现了良好的超塑性能;四层舵翼超塑成形/扩散连接的ABAQUS仿真结果表明,最大减薄处位于预置块边缘单胞的圆角处芯板上,最大减薄率为67.5%,最大真应变为1.04;在920℃,利用0.2MPa背压和芯板内阶梯加压方法,成功制备了无表面凹陷的TC31四层板舵翼件;在920℃和3MPa压力下扩散2h,扩散连接界面质量良好,焊合率达到97%以上。 展开更多

关键词 TC31钛合金 超塑成形/扩散连接(SPF/DB) 有限元仿真 四层舵翼 壁厚减薄率

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鸭舵式双旋弹舵翼非线性控制力建模与分析

15

作者 赵新新 史金光 +1 位作者 王中原 张宁 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2607-2616,共10页

鸭舵式双旋弹通过调节前体滚转角方位进行弹道修正,建立准确的舵翼控制力模型是深入研究其弹道特性和进行弹道设计的关键。综合考虑弹体和各片舵翼之间的干扰作用,在非滚转系中利用傅里叶级数对前体纵向对称面相对复攻角平面方位改变产... 鸭舵式双旋弹通过调节前体滚转角方位进行弹道修正,建立准确的舵翼控制力模型是深入研究其弹道特性和进行弹道设计的关键。综合考虑弹体和各片舵翼之间的干扰作用,在非滚转系中利用傅里叶级数对前体纵向对称面相对复攻角平面方位改变产生的周期性效应进行变换,建立适用于该类炮弹大攻角飞行的精确舵翼控制力工程计算模型,从原理上显示其与四片舵翼结构参数、复攻角幅值和相位以及前体滚转角方位间的关系。通过计算流体力学数值方法对不同前体滚转角和复攻角下的舵翼控制力进行仿真分析。研究结果表明:受一对减旋舵和操纵舵的法向力共同影响,舵翼控制力的大小和方向变化均呈现出强非线性特征,在大攻角条件下尤其突出;在任意复攻角和前体滚转角情况下,所建模型能够准确描述鸭舵式双旋弹的舵翼控制力及各因素对它的影响,为该类炮弹的前体结构设计、弹道特性分析和弹道设计等提供了理论依据与参考。 展开更多

关键词 鸭舵式双旋弹 舵翼控制力 非线性 数值计算

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折叠舵翼驱动扭杆叠加非线性性能分析

16

作者 黄海忠 张成龙 +1 位作者 吴一凡 杨舜博 《机械》 2024年第8期11-17,共7页

为分析折叠舵翼驱动扭杆叠加使用性能的变化趋势,开展了叠加扭杆组算例理论分析,并设计了不同叠加数量的扭转试验进行实测,完成了大长宽比矩形截面扭杆组扭矩性能随叠加数量变化的非线性变化趋势及其影响分析,基于试验结果开展了扭杆叠... 为分析折叠舵翼驱动扭杆叠加使用性能的变化趋势,开展了叠加扭杆组算例理论分析,并设计了不同叠加数量的扭转试验进行实测,完成了大长宽比矩形截面扭杆组扭矩性能随叠加数量变化的非线性变化趋势及其影响分析,基于试验结果开展了扭杆叠加性能非线性变化的机理分析。结果表明,叠加使用的扭杆组合扭矩实测值较线性叠加理论值偏大,且随着叠加数量的增多,扭矩性能实测值与理论值的偏差逐渐增大,扭杆组扭矩性能随叠加数量变化呈下凹型上升的非线性曲线变化。经机理分析发现,叠加后的扭杆组绕轴线扭转时,除中心扭杆外,其余各扭杆相对自身为非对中扭转,即实际发生弯扭耦合变形,导致其产生更大的应力,改变了扭矩性能,且随着叠加数量的增多,扭杆组外侧弯曲变形增大,进而导致扭杆组叠加性能呈下凹型非线性上升变化。 展开更多

关键词 折叠舵翼 扭杆 叠加 非线性

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深海载人平台舵翼结构疲劳可靠性分析

17

作者 杜一凡 郝恒 《海军航空大学学报》 2023年第4期323-330,共8页

对深海载人平台舵翼结构疲劳可靠性问题进行了研究,分析了舵翼结构的主要疲劳载荷和结构热点,提出了舵翼结构疲劳可靠性定量指标。以升降舵结构为例,建立了舵结构疲劳可靠性分析模型,给出模型中各参数的建议取值,并进行疲劳可靠性系数... 对深海载人平台舵翼结构疲劳可靠性问题进行了研究,分析了舵翼结构的主要疲劳载荷和结构热点,提出了舵翼结构疲劳可靠性定量指标。以升降舵结构为例,建立了舵结构疲劳可靠性分析模型,给出模型中各参数的建议取值,并进行疲劳可靠性系数与疲劳寿命计算,计算表明:深海载人平台升降舵结构疲劳破坏几乎全部由水面砰击载荷导致,且采用1.5倍强度安全系数进行设计不能满足长期服役的疲劳可靠性要求。最后,研究给出满足疲劳可靠性要求的安全系数与寿命的关系曲线,可供设计人员参考。 展开更多

关键词 深海载人平台 舵翼结构 疲劳可靠性 安全系数

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无舵翼水下机器人路径跟踪控制研究 被引量：3

18

作者 甘永 万磊 +1 位作者 陆雯雯 庞永杰 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2007年第1期70-75,共6页

针对无舵翼水下机器人的各种不同任务要求下的路径跟踪控制进行研究。通过模拟人的运动行为,建立了虚拟避碰声纳模型。根据地形跟踪的方法提出基于虚拟声纳的路径跟踪控制方法,并通过考虑纵向速度对于其他各个自由度运动的影响设计了运... 针对无舵翼水下机器人的各种不同任务要求下的路径跟踪控制进行研究。通过模拟人的运动行为,建立了虚拟避碰声纳模型。根据地形跟踪的方法提出基于虚拟声纳的路径跟踪控制方法,并通过考虑纵向速度对于其他各个自由度运动的影响设计了运动控制器。通过海上试验验证了所提出的路径跟踪控制方法对于无舵翼水下机器人是可以满足实际需要的。 展开更多

关键词 无舵翼水下机器人 路径跟踪 虚拟声纳 运动控制

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舵翼结构模型气动热力耦合关系仿真研究 被引量：2

19

作者 张佳明 王文瑞 +1 位作者 马新杰 温晓东 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期135-141,共7页

为了精确预测耦合效应对结构响应的影响,利用分区耦合求解方法,开展了气动热力结构多场耦合仿真,通过与文献对比验证了该方法的有效性。建立了舵翼结构仿真计算模型,完成了结构变形场、温度场数值模拟。结果表明,在高速飞行状态下,舵翼... 为了精确预测耦合效应对结构响应的影响,利用分区耦合求解方法,开展了气动热力结构多场耦合仿真,通过与文献对比验证了该方法的有效性。建立了舵翼结构仿真计算模型,完成了结构变形场、温度场数值模拟。结果表明,在高速飞行状态下,舵翼结构会发生纵向拉伸变形和横向弯曲变形,其中纵向变形主要由气动加热引起,横向变形主要由气动力作用引起。耦合效应使舵翼结构变形与温度增大;飞行迎角越大,耦合效应越明显,进一步加剧了气动热力载荷。 展开更多

关键词 耦合关系 近空间飞行器 舵翼结构 数值模拟 多物理场

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水下机器人舵翼参数设计与优化 被引量：2

20

作者 高伟 谷海涛 +2 位作者 冯萌萌 孙原 赵志超 《海洋技术学报》 2021年第4期74-83,共10页

为获取高升力系数和升阻比的舵翼外形特征参数,本文以某型水下机器人舵翼为研究对象,将其表征量简化为展弦比、梢根比、前缘后掠角、攻角和剖面翼型5个设计参数。采用计算流体力学方法(CFD)模拟了流速为2 kn时,平板翼型厚度为6 mm的常... 为获取高升力系数和升阻比的舵翼外形特征参数,本文以某型水下机器人舵翼为研究对象,将其表征量简化为展弦比、梢根比、前缘后掠角、攻角和剖面翼型5个设计参数。采用计算流体力学方法(CFD)模拟了流速为2 kn时,平板翼型厚度为6 mm的常见平面形状舵翼在不同来流下的流场情况,得到舵翼平面形状参数与其水动力性能和铰链力矩之间的变化规律和相对灵敏度,并对基于径向基函数模型(RBF)的优化结果进行分析,随后对比了不同剖面翼型对舵翼性能的影响。研究结果表明:攻角为6°左右时,舵翼可获得最佳水动力性能;剖面翼型对舵翼的水动力性能有较大影响,NACA00xx系列翼型可以显著提升舵翼的升阻比,并且翼型厚度越小,性能越佳;舵翼面积一定的条件下,后掠形舵翼具有优良的水动力性能,但铰链力矩较大;攻角较小时,梯形舵翼表现出较好的水动力性能,铰链力矩很小;攻角较大时,切尖三角形舵翼水动力性能与后掠舵翼基本持平,铰链力矩适中。 展开更多

关键词 水下机器人 舵翼参数 数值模拟 设计优化 水动力性能 铰链力矩

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