一、全方向推进器的水动力性能计算与试验设计研究（论文文献综述）
臧强真[1]（2020）在《少自由度并联式矢量推进系统设计与研究》文中提出随着海洋资源勘探需求的不断增加,人们对水下机器人在复杂海洋环境下机动性能的要求也越来越高,如何有效提高其机动性能成为研究的一个热点问题。矢量推进技术不仅可以有效的提高水下机器人机动性能,而且通过矢量推进器可以完成多推进器的推进任务,对于提高其续航也有重要意义。本文基于并联机构设计了一款少自由度并联式矢量推进器,能够提高水下机器人在复杂海洋浅水水域中的机动性能,针对其运动学、动力学以及刚柔混合系统动力学进行了仿真等研究工作,具体完成工作及结论如下:本文首先对水下机器人的运动需求进行分析提出了矢量推进器的设计需求,设计了矢量推进机构,利用螺旋理论对其进行了自由度的分析,建立了少自由度并联式矢量推进器的三维模型。基于支链逆解的理论分析,得到杆长、转角的变化关系,通过Matlab进行俯仰、偏摆位姿求解得到支链行程及关节转角的变化曲线;对支链速度、角速度和加速度进行分析并建立相关雅可比矩阵,为动力学分析做铺垫。基于Adams对矢量推进器进行了自由度验证,并进行了全回转和期望俯仰±30°、偏摆±30°位姿下的运动仿真,得到相关运动学特性曲线,同时也验证了杆长及转角逆解理论分析的正确性。利用Matlab对Adams逆解仿真得到的数据进行正向运动学分析,得到动平台角度变化曲线,验证了逆解仿真的正确性,还对其进行了工作空间的求解,仿真数据的得出为后续样机的运动控制提供了必要的数据支持。然后利用虚功原理建立了矢量推进器的动力学方程,对矢量推进器的工况载荷进行了分析,为动力学仿真提供了准确的载荷信息。通过Adams进行了俯仰、偏摆位姿下的动力学仿真,得到支链、关节处的受力、扭矩及驱动消耗功率的变化规律,分析得到限制动力学特性的主要因素。最后对支链杆进行柔性化处理,建立了刚柔混合系统模型,得到支链杆的模态及频率变化。利用Adams对刚柔混合系统下的动力学特性进行仿真,与刚体系统下的结果对比,发现由于柔性体的存在杆件动力学特性存在一定差异,处于柔性体的状态更加接近真实的动力学变化规律,其分析结果也就更加适用于水下机器人矢量推进器的研究。搭建了矢量推进机构样机,基于运动学仿真数据进行了控制实验,动平台实际运动与期望运动相符。本文中的动力学控制及仿真结果表明,该少自由度并联式矢量推进器可以满足全回转矢量推进,并具有较好的运动学及动力学性能,可以提高水下机器人在海洋浅水水域复杂荷载情况下的机动性能。
王永杰[2]（2019）在《沙漏型浮式海洋平台动力定位系统设计》文中指出随着海洋开发的作业水深逐渐增加,动力定位系统对深海船舶和平台来说具有十分重要的工程价值。针对深海作业的浮式平台,一种新概念深海沙漏型浮式平台近期被提出用以解决传统船型和圆筒型FPSO/FDPSO的性能局限。前人已经从结构优化、强度校核和系泊方式等方面对该平台进行了详细的研究,但尚没有人研究该平台的动力定位系统。因此,结合国内外已有的动力定位系统研究成果以及沙漏型浮体模型的水动力特性,本文将主要对沙漏型浮式平台的动力定位系统进行研究及设计。（1）对沙漏型浮式平台动力定位系统中的监测系统进行了研究。基于卡尔曼滤波技术和沙漏型浮体模型的水动力参数,建立适用于沙漏型浮式海洋平台的动力学模型。在此基础上,重点讨论过程噪声和观测噪声对卡尔曼增益值的影响,通过分析验证了本文滤波器模型在噪声过滤和高低频运动分离方面具有较好的效果。（2）结合沙漏型平台的外形特点和定位指标要求进行了推力系统的方案设计,其中主要讨论了推力系统的型式、传动策略和布置方案,基于CFD数值模型和算法模拟螺旋桨流场和敞水性能,进而根据品质系数优选螺距比1.0。在基础上,对推力系统的干扰进行了分析讨论,包括推进器和传动装置、以及浮体及推进器之间的干扰。通过数值模拟发现,传动装置对螺旋桨运行性能的影响不大,此外两推进器在同一直线时产生明显的干扰,随着螺旋桨距离的增加,推力损失率逐渐降低。（3）基于新型推进器的敞水性能和干扰效果,结合沙漏型浮体的水动力特性进行推进器动力定位时域模拟。在沙漏型浮式平台的动力定位模拟流程中,在PID控制模型的基础上,在推力系统分配方案中将推进器与浮体之间的干扰进行了曲线拟合,并得出以最低能耗为标准的目标函数以及相应的约束条件,最后通过罚函数法对总推力进行分配,进而实现沙漏型浮式平台动力定位系统特性的时域数值模拟。（4）在上述沙漏型浮式平台动力定位策略和算法研究的基础上,对动力定位系统的硬件搭建进行了研究。首先,研究了电机结构、工作原理、驱动技术以及RapidECU控制系统的软硬件系统。然后,在此基础上,分别对步进电机、伺服电机和传感器进行了实时控制研究,根据传感器输入和电机输出提出了一种完整的控制思路,从而为实际工程中沙漏型浮式平台的动力定位系统设计和搭建提供参考。
饶志强[3]（2017）在《基于面元法的潜艇推进器水动力性能优化设计方法研究》文中提出推进器是潜艇的主要振动源和辐射噪声源,其性能直接关系到潜艇的作战性能。潜艇推进器设计是一个复杂的过程,涉及很多推进器几何参数和设计目标。本文基于面元法和优化算法开展了潜艇推进器水动力性能优化设计方法研究。全文的主要工作从螺旋桨剖面二维设计开始,开展了潜艇实效伴流场和螺旋桨线谱噪声预报和研究,然后将剖面设计方法和实效伴流场应用到潜艇七叶侧斜螺旋桨的优化设计方法研究中,最后对潜艇泵喷推进器的转子进行了优化设计。全文的主要内容和结论如下:（1）基于Newton-Raphson迭代法和升力分布开展了螺旋桨叶剖面二维设计方法研究,包括无厚度拱线设计和有厚度剖面设计。提出了以升力分布为目标的设计思路和一种参数化的升力分布形式,建立了基于Newton-Raphson迭代的逆问题求解方法,该方法能够快速精确地设计指定升力分布的拱线或者剖面。在拱线设计中,本文设计了SJ系列拱线供螺旋桨设计参考;在剖面设计中,本文引入PARSEC多项式对剖面厚度分布进行参数化表达。剖面设计与性能计算结果表明:通过改变升力分布形式可对叶剖面空泡斗的位置进行调整,即可调整剖面的叶背或面空泡裕度。剖面的参数化表达方法和二维设计结果在后续螺旋桨优化设计中得到了应用。（2）建立了面元法与RANS模拟相结合的潜艇实效伴流场预报方法。采用RANS方法求解有/无桨叶体积力作用时的艇体阻力与流场,采用非定常面元法计算伴流场中的螺旋桨水动力性能。艇后桨采用体积力模型代替,体积力作用区域为桨叶轮廓绕桨轴线旋转形成的轴对称几何体,体积力分布通过面元法计算得到。采用径向基函数插值方法将面元法计算的力场映射到体积力作用区域,提出了等效平面的概念对力场进行精确快速插值。通过迭代计算满足模型（或实艇）自航条件,从而确定实效伴流场。将螺旋桨在实效伴流场中的非定常压力分布作为输入,并采用Farassat 1A公式对螺旋桨的线谱噪声进行数值预报和分析。以配置七叶侧斜桨的SUBOFF潜艇为对象,首先比较了标称伴流场和实效伴流场中螺旋桨线谱噪声的差异,然后研究了侧斜和纵倾分布对螺旋桨线谱噪声的影响。结果表明:在相同观测点,实效伴流中的叶频声压级最大值比标称伴流中低3分贝;增大侧斜有利于降低实效伴流中螺旋桨的叶频声压级和声功率。（3）基于面元法和多目标优化算法,建立了七叶侧斜桨敞水性能优化设计方法。对螺旋桨弦长分布提出了一种多项式来参数化表达,螺距、拱度和侧斜分布均采用B样条曲线来表达。叶剖面的厚度分布采用PARSEC多项式表达,拱线采用本文发展的SJ系列拱线表达。首先通过实验设计分析了设计变量和目标之间的相关度,并根据相关度结果减少设计变量并确定设计变量的变化范围。然后采用非支配排序微分进化算法对螺旋桨的敞水效率和叶梢压力进行多目标优化设计。最后通过RANS计算对优化设计结果进行校核。设计算例表明,该优化设计方法能够提高螺旋桨的敞水效率,同时降低叶梢负压峰值。敞水螺旋桨的优化设计研究工作确立了本文螺旋桨几何参数化表达方法和优化设计流程。（4）开展了七叶侧斜桨在实效伴流场中的水动力性能优化设计研究。其中,螺旋桨几何参数化方法、多目标优化算法与敞水螺旋桨优化设计相同。首先以螺旋桨的效率和推力脉动量为目标进行了全桨几何优化设计,得到了优化桨GO18。然后以声功率为目标对GO18螺旋桨的叶梢局部几何进行了优化设计,得到了局部优化桨LO343。两个优化桨的盘面比均小于原桨,螺距分布、0.55R0.95R之间的拱度分布、侧斜分布均比原桨大。最后通过空泡水筒模型试验对原桨和LO343桨进行了对比验证,试验结果表明优化桨LO343在均流中的效率比原桨高1.3%,叶背空泡和梢涡空泡初生线比原桨低25%左右。有空泡时,优化桨在以1260Hz为中心的1/3倍频程带宽内的声压级比原桨高约3分贝,无空泡时该频段内噪声水平与原桨相当。在无空泡状态下,原桨在试验中出现了唱音,而优化桨没有出现。优化桨无论是效率、叶背和梢涡空泡初生还是辐射噪声特性,均比原桨更优。（5）应用本文建立的方法对艇后泵喷推进器转子优化设计开展了探索研究。在研究中将推进器定子和导管作为潜艇附体处理,对转子进行了水动力性能优化设计。首先采用粘势结合方法预报了转子盘面实效伴流场,然后对伴流场中的转子进行了优化设计。在实效伴流场预报中,艇体、定子和导管采用RANS方法求解,转子采用非定常面元法求解。势流、粘流力场的映射仍然采用径向基函数插值方法实现。通过迭代计算满足自航条件,从而确定实效伴流场。计算结果表明:该方法给出的实效伴流场能够反映定子尾涡涡系的影响,与标称伴流场有非常明显的区别。在转子的优化设计中,弦长、螺距、拱度和侧斜分布的参数化表达方式与七叶桨全桨优化相同。采用多目标进化算法对转子的效率和推力脉动量进行了优化,并采用RANS方法对原转子及优化转子进行了计算比较。结果表明,优化转子效率比原转子高约3.4%,叶表面压力分布比原转子更均匀。
章丽丽,李锋,孙寒冰,宋儒鑫[4]（2017）在《船舶摆线推进器敞水性能优化仿真研究》文中认为在摆线推进器叶片多自由度运动情况下,多叶片间复杂的水动力干扰处理是敞水性能优化的难点问题之一。采用BANS方程、有限体积法和SST湍流模型相结合,并借助滑移网格和动网格技术,建立了摆线推进器数值计算方案,以NACA3412翼型二维模型为算例,验证了其准确性和有效性;基于上述数值计算方案,对摆线推进器在粘性流场中的敞水性能进行了数值仿真,得到了不同进速系数和偏心点位置对敞水性能的影响规律。研究结果表明,上述数值计算方法能够有效解决摆线推进器叶片多自由度运动敞水性能数值仿真问题,在相同的进速系数下,偏心率较大的摆线推进器具有更高的敞水效率,为摆线推进器优化设计提供有益参考。
梁宁[5]（2017）在《混合CRP推进器水动力性能的数值分析》文中研究指明无论是持续飙升的油价,还是EEDI的日趋严格,都对进一步提升推进效率、降低船舶能耗提出了更高的要求,由于传统的单桨推进方式的提升空间已经非常有限,如何应对逐步提高的EEDI要求,在成本能够接受的范围内进一步降低船舶能耗,是我们必须认真思考和解决的问题。混合CRP推进器作为近年来出现的一种新型节能推进器受到了广泛关注,该种推进器兼顾了 CRP推进系统与电力吊舱推进系统的优点,被认为具有广阔的应用前景。因此,开展混合CRP推进器的水动力性能研究是非常有意义的。本文以38000DWT散货船与混合CRP推进器为主要研究对象,采用CFD商业软件Fluent,利用RANS方法建立船桨一体数值计算模型,对其水动力性能及螺旋桨诱导激振力进行了数值分析。首先对常规对转桨CRP-4敞水性能及标准船模JBC阻力自航性能进行数值模拟分析,所得结果与试验值相比误差满足工程要求,验证了本文采用的数值方法的准确性;然后对38000DWT散货船及混合CRP推进器的定常水动力性能进行计算,分析了敞水曲线、压力分布、流场细节和船桨一体水动力性能等特性,探讨了前后桨之间相互影响的规律;又模拟了船桨一体工况下,混合CRP推进器后桨显着参数变化所带来的水动力性能的变化,为混合CRP推进器的优化设计提供了思路;最后在船桨一体定常计算的基础上开展非定常计算,得到螺旋桨诱导激振力时域曲线图,通过傅里叶变换成频域曲线图,对混合CRP推进器时域与频域特性进行研究。
刘业宝[6]（2013）在《水下航行器泵喷推进器设计方法研究》文中进行了进一步梳理推进器噪声作为艇体主要辐射噪声之一，是衡量潜艇性能的重要指标。研究实践表明，泵喷推进器通过采用减速导管延迟空泡产生、应用定子提高推进效率，可以在满足航速的同时有效的降低噪声。在国内，泵喷推进器设计尚处于起步阶段，如今，国内加快了泵喷推进器的研究步伐。本文根据泵喷推进器的特点，结合螺旋桨环流设计理论和轴流泵的升力法，进行了泵喷推进器设计及其性能预报。本文的主要工作如下：（1）以求解最佳环量分布的变分法为基础，研究了在轴向伴流和周向伴流中有附体干扰时螺旋桨最佳环量分布的求解方法；根据轴流泵的基本方程，结合导管桨特点，对导管桨桨叶设计的升力法进行了研究。（2）基于双曲低阶面元法，研究了桨-附体组合体定常与非定常水动力性能计算方法，在定常计算中，对诱导速度迭代、诱导速度势迭代和直接求解方法的计算精度进行了对比分析；在组合体非定常计算中，通过分别计算螺旋桨与附体的非定常性能至收敛后再考虑它们之间各个时间步诱导速度的方式考虑非定常干扰，通过导管桨非定常计算结果验证了计算方法的有效性；研究了面元法中尾涡模型对计算结果的影响，为了提高桨-附体组合体性能的预报精度，对组合体中螺旋桨的尾涡模型进行了改进，并验证了该改进方法的有效性。（3）研究了基于面元法的泵喷推进器定常及非定常水动力性能的预报方法，在非定常性能计算中，通过对定子建模方式的处理，极大的减少了非均匀流场中泵喷推进器非定常性能计算的运算量；计算分析了泵喷推进器的前置定子与后置定子大小、安装位置、安装角度，导管长径比等参数对泵喷推进器性能的影响。（4）由变分法求解转子表面最佳环量分布，泵升力法设计转子剖面，面元法预报泵喷推进器性能及流场，建立了升力线理论-面元法-泵升力法相结合的泵喷推进器设计方法；应用该方法分别进行了导管桨设计和泵喷推进器设计，采用CFD方法对设计结果进一步验证。（5）以面元法计算的泵喷推进器非定常压力分布作为低频线谱噪声预报的声源项代入FW-H方程的时域公式，建立了泵喷推进器的无空泡噪声预报方法，分析了前置定子式泵喷推进器和后置定子式泵喷推进器中各部件对声压的贡献，对泵喷推进器的无空泡噪声特点进行了研究。经计算表明，文中的尾涡改进方法可以有效的提高导管桨和泵喷推进器的性能预报精度，文中的泵喷推进器非定常计算方法稳定可靠，所采用的组合体中螺旋桨最佳环量迭代计算方法可行。通过以某虚拟核潜艇为设计目标进行泵喷推进器的设计结果表明：按文中设计方法设计出的泵喷推进器的性能满足设计要求，且具有较高的效率，所设计的泵喷推进器出口处的流场特性与轴流泵具有相似性。
熊鹰[7]（2010）在《第七届推进与空泡学组工作介绍及国内研究进展概况》文中研究表明1学组主要工作造船业是一门古老的专业,然而在新时期、在科学技术日益发展的今天,赋予了它新的内涵。近年来随着经济全球化的不断深入和国际贸易的逐步增长,国际航运市场持续繁荣,带动了造船市场的发展和扩大。由于科学技术的发展,高新技术船舶产品不断涌现,又推动了该领域科学研究的发展。船舶推进和空泡领域的发展也是如此,近几年来,传统的理论、方法得以继续的应用和成熟,如螺旋桨升力面设计方法、面元法等;新的方法不断发展并开始应用于工程,如基于粘流理论的CFD
常欣,邹经湘,郭春雨,黄胜[8]（2010）在《螺距角和纵倾角对全方向推进器水动力性能的影响》文中提出为选择全方向推进器的设计参数,运用CFD软件预报全方向推进器非定常水动力性能的方法,根据全方向推进器的工作原理建立仿真计算模型并进行网格划分,给出了计算结果。分析表明,周期螺距角和纵倾角决定了全方向推进器所能产生的横向力的大小,而整体螺距角则对全方向推进器的轴向水动力性能起决定性作用。
李辉[9]（2009）在《基于CFD方法的全方向推进器水动力性能研究》文中认为全方向推进器可以产生任意方向的力,从而替代传统的槽道推进器,使潜器轻量化、小型化,同时改善操纵性能。按照螺距角的变化规律可分为定常和非定常两种工况,前者螺距角被锁定,后者可以周期性变化。本文运用CFD软件计算了螺旋桨的定常水动力性能,给出了不同位置处的压力和速度矢量图。对不同进速系数下螺旋桨的推力系数KT,扭矩系数KQ,效率η0,进行分析。说明螺距角不变是一种特殊的非定常情况。本文利用RNGK-s模型,通过有限体积法和SIMPLE算法对非定常工况进行计算。通过轴向,侧向的推力系数变化,结合每对桨叶的静压、动压图,说明了螺距角周期性变化的影响。结果与尾涡分布图进行对照,验证了尾涡的无规律性。基于对周围流场稳定性的假设和瞬时流场的发展性原理。采用滑动网格模型和多参考系（MRF）模型对非定常工况进行计算。结果显示,MRF方法计算结果较稳定,滑动网格更接近真实值,但波动较大。分析了整体螺距角、周期螺距角、纵倾角对全方向推进器水动力性能的影响。结果显示,大的纵倾角可以获得更大的侧向力,周期螺距角的值对全方向推进器的水动力性能起决定性作用。以全方向推进器计算为例,对FLUENT中网格划分,截断误差积累,加速收敛,求解稳定性问题进行了单独讨论。结合桨叶的旋转,对多坐标系中的各分坐标系的相对运动进行了说明。
常欣,李辉,黄胜[10]（2008）在《基于Fluent的全方向推进器非定常水动力性能研究》文中研究表明为更好的研究全方向推进器的水动力性能,该文研究了Fluent预报全方向推进器非定常水动力性能的的方法。在Gambit中建立仿真计算模型,采用四面体、六面体混合型非结构化网格进行网格划分,并对全方向推进器及尾流场附近网格进行了局部加密:编写了UDF程序控制叶片按照给定的的规律运动,采用滑移网格技术进行计算。给出了仿真计算结果,并与试验值进行了对比。对比表明,该文提供的Fluent计算全方向推进器的非定常水动力性能的方法是合理的。
二、全方向推进器的水动力性能计算与试验设计研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、全方向推进器的水动力性能计算与试验设计研究（论文提纲范文）
（1）少自由度并联式矢量推进系统设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 并联机构国内外发展现状及应用 |
| 1.2.1 并联机构优缺点及其发展 |
| 1.2.2 少自由度并联机构研究现状 |
| 1.3 水下机器人矢量推进器国内外研究现状 |
| 1.3.1 矢量喷水推进器 |
| 1.3.2 矢量螺旋桨推进器 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 少自由度并联式矢量推进器总体设计 |
| 2.1 少自由度并联式矢量推进器设计需求 |
| 2.2 矢量推进器并联机构设计 |
| 2.3 并联机构自由度分析 |
| 2.3.1 螺旋理论基本概念 |
| 2.3.2 螺旋的互逆 |
| 2.3.3 基于螺旋理论的自由度分析 |
| 2.4 矢量推进器总体结构设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 矢量推进器运动学建模及仿真分析 |
| 3.1 少自由度并联式矢量推进机构位置逆解分析 |
| 3.1.1 坐标系选取及坐标变换矩阵的确定 |
| 3.1.2 基于杆长和转角的位姿逆解及仿真分析 |
| 3.1.3 矢量推进机构的运动学分析 |
| 3.2 基于Adams的运动学仿真分析 |
| 3.2.1 Adams虚拟样机技术 |
| 3.2.2 全回转运动特性分析 |
| 3.2.3 基于俯仰、偏摆的运动特性分析 |
| 3.3 基于Matlab正向运动学仿真验证及工作空间求解 |
| 3.3.1 正向运动学仿真 |
| 3.3.2 工作空间数值仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 矢量推进器的动力学建模与仿真 |
| 4.1 基于虚功原理的矢量推进器动力学分析 |
| 4.2 少自由度并联式矢量推进器动力学方程的建立 |
| 4.3 动力学仿真分析 |
| 4.3.1 工况载荷分析 |
| 4.3.2 动力学仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 刚柔混合矢量推进器动力学仿真及实验分析 |
| 5.1 刚柔混合模型的建立 |
| 5.2 刚柔混合模型动力学仿真 |
| 5.3 基于俯仰和偏摆位姿的样机控制实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）沙漏型浮式海洋平台动力定位系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 深水浮式平台的总体介绍 |
| 1.2.1 传统浮式平台 |
| 1.2.2 传统浮式平台的局限性 |
| 1.2.3 新概念FPSO/FDPSO研究现状 |
| 1.3 平台动力定位系统概述 |
| 1.3.1 动力定位的概念 |
| 1.3.2 动力定位系统的组成及工作原理 |
| 1.3.3 动力的定位系统研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 沙漏型浮式平台监测信号的滤波技术研究 |
| 2.1 卡尔曼滤波简介 |
| 2.1.1 卡尔曼滤波在定位技术中的概述 |
| 2.1.2 状态方程及测量方程 |
| 2.1.3 滤波器的递推过程 |
| 2.1.4 卡尔曼滤波器的调节 |
| 2.2 沙漏型浮式平台的动力学模型 |
| 2.2.1 平台运动坐标及其变换 |
| 2.2.2 低频运动模型 |
| 2.2.3 波频运动模型 |
| 2.2.4 综合运动模型 |
| 2.3 卡尔曼滤波的应用算例分析 |
| 2.3.1 沙漏型平台的主尺度参数和滤波分析流程 |
| 2.3.2 噪声的引入和处理 |
| 2.3.3 噪声参数对结果的影响 |
| 2.3.4 低频位移和波频位移的分离 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 沙漏型浮式平台推力系统方案设计和单桨敞水性能数值模拟 |
| 3.1 推力系统设计的基本要求 |
| 3.1.1 沙漏型浮式平台性能特点 |
| 3.1.2 推力系统设计指标 |
| 3.2 推力系统型式的讨论 |
| 3.2.1 螺旋桨的性能参数 |
| 3.2.2 导管螺旋桨与非导管螺旋桨 |
| 3.2.3 可调距螺旋桨和定距螺旋桨 |
| 3.3 推力系统的方案设计 |
| 3.3.1 相似法则和缩尺比 |
| 3.3.2 传动方案 |
| 3.3.3 推进器的布置形式 |
| 3.3.4 螺旋桨的选型设计 |
| 3.4 螺旋桨最优螺距比的确定 |
| 3.4.1 螺旋桨三维建模 |
| 3.4.2 计算域及网格划分 |
| 3.4.3 螺旋桨敞水性能的CFD数值算法 |
| 3.4.4 CFD数值方法的算例验证 |
| 3.4.5 数值计算结果分析 |
| 3.4.6 螺旋桨螺距比的选择 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 沙漏型浮式平台推力系统干扰效果的CFD数值模拟 |
| 4.1 推进器与传动装置之间的干扰 |
| 4.2 推进器与浮体之间的干扰 |
| 4.2.1 推进器夹角为-30°的数值分析 |
| 4.2.2 推进器夹角为-60°的数值分析 |
| 4.2.3 推进器夹角为-90°的数值分析 |
| 4.2.4 推进器夹角为30°的数值分析 |
| 4.2.5 推进器夹角为60°的数值分析 |
| 4.2.6 推进器夹角为90°的数值分析 |
| 4.3 推进器与推进器之间的干扰 |
| 4.3.1 两推进器在同一直线上的数值分析 |
| 4.3.2 两推进器不在同一直线上的数值分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于动力定位系统的沙漏型浮式平台动力响应的时域数值模拟 |
| 5.1 平台动力定位时域模拟 |
| 5.1.1 平台动态模拟流程 |
| 5.1.2 PID控制模型 |
| 5.1.3 推力分配方案 |
| 5.2 平台动力定位时域模拟实例 |
| 5.2.1 参数设定 |
| 5.2.2 时域模拟结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 沙漏型浮式平台动力定位系统模块集成研究 |
| 6.1 电机模块 |
| 6.1.1 电机选型 |
| 6.1.2 步进电机结构及工作原理 |
| 6.1.3 步进电机驱动技术 |
| 6.2 控制主机模块 |
| 6.2.1 RapidECU的介绍 |
| 6.2.2 RapidECU软件系统 |
| 6.2.3 RapidECU硬件系统 |
| 6.3 控制系统仿真设计及分析 |
| 6.3.1 步进电机控制仿真设计 |
| 6.3.2 伺服电机控制仿真设计 |
| 6.3.3 监测传感器选型和输入信号仿真设计 |
| 6.4 动力定位控制仿真系统 |
| 6.5 本章小节 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）基于面元法的潜艇推进器水动力性能优化设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 潜艇推进器设计过程概述 |
| 1.3 螺旋桨性能预报研究进展 |
| 1.3.1 动量理论和叶元体理论 |
| 1.3.2 升力线理论发展 |
| 1.3.3 升力面理论发展 |
| 1.3.4 面元法理论的发展 |
| 1.3.5 CFD理论的发展 |
| 1.4 螺旋桨设计方法研究进展 |
| 1.4.1 螺旋桨剖面及机翼设计方法研究进展 |
| 1.4.2 螺旋桨设计方法研究进展 |
| 1.5 螺旋桨优化方法研究进展 |
| 1.6 泵喷推进器的研究进展 |
| 1.7 本文主要工作 |
| 1.8 本文主要创新点 |
| 1.9 本章小结 |
| 第二章 螺旋桨性能预报方法和优化设计理论 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 螺旋桨性能预报定常面元法 |
| 2.2.1 控制方程的离散和求解 |
| 2.2.2 速度和压力分布的计算 |
| 2.2.3 库塔条件 |
| 2.2.4 水动力求解 |
| 2.2.5 定常算例结果 |
| 2.3 螺旋桨性能预报非定常面元法 |
| 2.3.1 控制方程的离散 |
| 2.3.2 速度和压力分布的计算 |
| 2.3.3 水动力求解 |
| 2.3.4 非定常算例结果 |
| 2.4 面元法计算螺旋桨流场 |
| 2.4.1 数值计算过程 |
| 2.4.2 数值算例 |
| 2.5 螺旋桨线谱噪声预报 |
| 2.5.1 线谱噪声预报基本理论 |
| 2.5.2 线谱噪声计算算例 |
| 2.6 B样条曲线拟合 |
| 2.7 优化算法 |
| 2.7.1 微分进化算法 |
| 2.7.2 非支配排序微分进化算法 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 螺旋桨剖面设计方法 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 设计目标 |
| 3.2.1 载荷定义方法 |
| 3.2.2 升力分布的参数化表达 |
| 3.3 拱线设计 |
| 3.3.1 拱线设计过程 |
| 3.3.2 SJ系列拱线 |
| 3.4 叶剖面设计方法 |
| 3.4.1 二维涡分布面元法 |
| 3.4.2 剖面参数化 |
| 3.4.3 剖面设计结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 潜艇模型实效伴流场和螺旋桨线谱噪声数值预报 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 潜艇模型实效伴流场数值预报 |
| 4.2.1 潜艇阻力预报 |
| 4.2.2 螺旋桨性能预报 |
| 4.2.3 力场插值方法 |
| 4.2.4 混合迭代过程 |
| 4.2.5 敞水计算验证 |
| 4.2.6 实效伴流场数值预报 |
| 4.2.7 滑移网格自航模拟 |
| 4.3 螺旋桨线谱噪声特性研究 |
| 4.3.1 伴流场对线谱噪声的影响 |
| 4.3.2 几何对轴承力和线谱噪声的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 七叶侧斜螺旋桨敞水性能优化设计 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 优化方法 |
| 5.2.1 性能预报方法 |
| 5.2.2 几何参数化方法 |
| 5.2.3 优化算法 |
| 5.3 螺旋桨多目标优化 |
| 5.3.1 优化目标和约束 |
| 5.3.2 叶梢重新设计 |
| 5.3.3 参数相关度分析 |
| 5.3.4 螺旋桨性能优化和分析 |
| 5.4 CFD计算和分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 实效伴流中的七叶侧斜桨性能优化设计 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 螺旋桨全桨优化方法 |
| 6.2.1 性能预报方法 |
| 6.2.2 几何参数化方法 |
| 6.2.3 优化目标和约束条件 |
| 6.2.4 优化算法 |
| 6.2.5 全桨优化结果 |
| 6.3 螺旋桨叶梢几何优化设计 |
| 6.3.1 几何参数化方法 |
| 6.3.2 优化目标和约束条件 |
| 6.3.3 优化算法 |
| 6.3.4 叶梢优化结果 |
| 6.4 优化结果比较 |
| 6.5 螺旋桨优化结果试验分析 |
| 6.5.1 均流中水动力性能试验 |
| 6.5.2 空泡初生试验 |
| 6.5.3 噪声测量 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 潜艇泵喷推进器转子优化设计研究 |
| 7.1 概述 |
| 7.2 泵喷推进器几何 |
| 7.3 转子盘面实效伴流预报 |
| 7.3.1 转子敞水计算 |
| 7.3.2 实效伴流预报 |
| 7.3.3 滑移网格潜艇自航模拟 |
| 7.4 转子优化设计 |
| 7.4.1 优化目标和约束 |
| 7.4.2 转子优化结果 |
| 7.4.3 优化转子CFD计算和比较 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 全文总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 部分计算程序 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（4）船舶摆线推进器敞水性能优化仿真研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2摆线推进器原理 |
| 3 数值计算方案 |
| 4 精度验证 |
| 5 计算结果与分析 |
| 5.1 数值计算结果 |
| 5.2 流场特性分析 |
| 5.3 偏心率对摆线推进器敞水性能的影响 |
| 6 结论 |
（5）混合CRP推进器水动力性能的数值分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究发展现状 |
| 1.2.1 混合CRP推进器研究现状 |
| 1.2.2 螺旋桨诱导激振力研究现状 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 第2章 混合CRP推进器敞水性能计算分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学基础 |
| 2.2.1 质量守恒方程 |
| 2.2.2 动量守恒方程(N-S方程) |
| 2.2.3 能量守恒方程 |
| 2.2.4 湍流模型 |
| 2.3 敞水工况下CRP-4水动力性能数值计算 |
| 2.3.1 模型建立与网格划分 |
| 2.3.2 定常数值计算结果 |
| 2.3.3 非定常数值计算结果 |
| 2.4 敞水工况下混合CRP水动力性能数值计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 船体阻力及船桨一体的数值计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 JBC船模尺度水动力性能计算 |
| 3.2.1 模型和计算域的建立 |
| 3.2.2 计算网格的划分 |
| 3.2.3 计算参数设置 |
| 3.2.4 裸船体计算结果分析 |
| 3.2.5 船桨一体水动力性能数值计算结果分析 |
| 3.3 38000DWT散货船船模阻力及水动力性能计算 |
| 3.3.1 计算模型参数 |
| 3.3.2 裸船体阻力计算 |
| 3.3.3 船桨一体水动力性能数值计算结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 参数变化对水动力性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 整体参数的影响 |
| 4.2.1 转速比的影响 |
| 4.2.2 间距的影响 |
| 4.3 后桨自身参数变化的影响 |
| 4.3.1 直径的影响 |
| 4.3.2 侧斜的影响 |
| 4.3.3 盘面比的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 船桨一体螺旋桨诱导激振力数值计算 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 船桨一体非定常水动力计算 |
| 5.2.1 非定常与定常计算结果比较 |
| 5.2.2 螺旋桨单叶片推力与转矩分析 |
| 5.3 螺旋桨非定常轴承力分析 |
| 5.4 船体表面脉动压力计算分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）水下航行器泵喷推进器设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 螺旋桨及其组合体理论研究进展 |
| 1.2.1 升力线理论发展及应用 |
| 1.2.2 升力面理论发展及应用 |
| 1.2.3 面元法理论发展及应用 |
| 1.2.4 CFD 理论发展及应用 |
| 1.3 轴流泵设计理论研究进展 |
| 1.4 泵喷推进器理论研究进展 |
| 1.5 论文的主要研究工作 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 螺旋桨最佳环量分布计算及轴流泵设计的升力法 |
| 2.1 螺旋桨最佳环量分布求解的变分法 |
| 2.2 升力线设计的基本方程 |
| 2.3 轴流泵设计的升力法基本方程 |
| 2.4 导管桨与轴流泵 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于面元法的推进器组合体性能预报 |
| 3.1 解有升力问题的面元法 |
| 3.1.1 面元法基本公式 |
| 3.1.2 定常性能计算方程 |
| 3.1.3 非定常性能计算方程 |
| 3.2 组合体定常水动力性能预报 |
| 3.2.1 诱导速度迭代 |
| 3.2.2 诱导速度势迭代 |
| 3.2.3 直接求解方法 |
| 3.3 组合体非定常水动力性能预报 |
| 3.4 螺旋桨尾涡模型对计算结果的影响 |
| 3.4.1 敞水螺旋桨尾涡形状参数 |
| 3.4.2 推进器组合体中螺旋桨尾涡模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 泵喷推进器性能预报及主要参数研究 |
| 4.1 泵喷推进器的性能预报方法 |
| 4.1.1 泵喷推进器定常性能预报 |
| 4.1.2 泵喷推进器非定常性能预报 |
| 4.2 前置定子对泵喷推进器的性能的影响 |
| 4.3 导管长度对泵喷推进器的性能的影响 |
| 4.4 后置定子对泵喷推进器的性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 泵喷推进器设计及性能校核 |
| 5.1 泵喷推进器设计过程 |
| 5.1.1 转子最佳环量求解 |
| 5.1.2 升力法的应用 |
| 5.1.3 导管的设计 |
| 5.1.4 定子的设计 |
| 5.1.5 泵喷推进器设计步骤 |
| 5.2 导管桨设计案例 |
| 5.2.1 导管桨设计 |
| 5.2.2 导管桨的 CFD 性能校核 |
| 5.3 泵喷推进器设计案例 |
| 5.3.1 艇体阻力及流场计算 |
| 5.3.2 泵喷推进器设计及性能分析 |
| 5.3.3 泵喷推进器性能校核 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 泵喷推进器低频线谱噪声预报及分析 |
| 6.1 时域噪声预报方程 |
| 6.2 螺旋桨低频线谱噪声预报 |
| 6.3 泵喷推进器无空泡噪声预报 |
| 6.3.2 泵喷推进器非定常性能校核 |
| 6.3.3 泵喷推进器无空泡噪声预报及分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）螺距角和纵倾角对全方向推进器水动力性能的影响（论文提纲范文）
| 1 控制方程 |
| 2 湍流模式 |
| 3 模型的建立 |
| 3.1 模型参数的选取 |
| 3.2 螺距角变化规律 |
| 3.3 全方向推进器的仿真模型建立 |
| 3.4 边界条件 |
| 4 数值计算结果及分析 |
| 4.1 螺距角对全方向推进器水动力性能的影响 |
| 4.2 纵倾角对全方向推进器水动力性能的影响 |
| 5 结束语 |
（9）基于CFD方法的全方向推进器水动力性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 全方向推进器的研究进展 |
| 1.3 全方向推进器的工作原理 |
| 1.4 论文主要工作 |
| 第2章 定常水动力性能计算 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 定常水动力控制方程 |
| 2.2.1 连续性方程 |
| 2.2.2 纳维埃-斯托克斯方程 |
| 2.3 定常时全方向推进器水动力性能计算 |
| 2.3.1 建立几何模型及计算域 |
| 2.3.2 网格划分及边界条件设定 |
| 2.3.3 压强和速度矢量图 |
| 2.3.4 计算结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 非定常水动力性能计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基本方程 |
| 3.3 非定常时全方向推进器水动力性能计算 |
| 3.3.1 建立几何模型及边界条件设定 |
| 3.3.2 udf程序控制 |
| 3.3.3 压强,速度,尾涡分布图 |
| 3.3.4 计算结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 动网格和MRF方法对比分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 滑动网格方法概述 |
| 4.2.1 时间周期解法 |
| 4.2.2 滑动网格方法控制原理 |
| 4.3 滑动网格方法水动力计算 |
| 4.3.1 可动区域中网格单元设置和加密问题 |
| 4.3.2 UDF对可动区域中旋转域的设定问题 |
| 4.3.3 非耦合求解器计算RNG K-ε模型时的设置问题 |
| 4.3.4 应特别注意的问题 |
| 4.4 MRF方法概述 |
| 4.4.1 MRF方法理论依据 |
| 4.4.2 MRF方法控制原理 |
| 4.5 MRF方法水动力计算 |
| 4.5.1 毂-叶坐标系中的桨叶旋转问题 |
| 4.5.2 真实坐标系中的公转问题 |
| 4.5.3 求解的稳定性问题 |
| 4.6 数值计算结果与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 螺距角和纵倾角对水动力性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 叶片螺距角控制原理 |
| 5.3 螺距角对全方向推进器水动力性能的影响 |
| 5.4 纵倾角对全方向推进器水动力性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、全方向推进器的水动力性能计算与试验设计研究（论文参考文献）
- [1]少自由度并联式矢量推进系统设计与研究[D]. 臧强真. 大连理工大学, 2020(02)
- [2]沙漏型浮式海洋平台动力定位系统设计[D]. 王永杰. 大连理工大学, 2019(02)
- [3]基于面元法的潜艇推进器水动力性能优化设计方法研究[D]. 饶志强. 上海交通大学, 2017(08)
- [4]船舶摆线推进器敞水性能优化仿真研究[J]. 章丽丽,李锋,孙寒冰,宋儒鑫. 计算机仿真, 2017(03)
- [5]混合CRP推进器水动力性能的数值分析[D]. 梁宁. 哈尔滨工程大学, 2017(07)
- [6]水下航行器泵喷推进器设计方法研究[D]. 刘业宝. 哈尔滨工程大学, 2013(04)
- [7]第七届推进与空泡学组工作介绍及国内研究进展概况[A]. 熊鹰. 七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集, 2010
- [8]螺距角和纵倾角对全方向推进器水动力性能的影响[J]. 常欣,邹经湘,郭春雨,黄胜. 船海工程, 2010(02)
- [9]基于CFD方法的全方向推进器水动力性能研究[D]. 李辉. 哈尔滨工程大学, 2009(S1)
- [10]基于Fluent的全方向推进器非定常水动力性能研究[A]. 常欣,李辉,黄胜. 黑龙江省造船工程学会2008年学术年会论文集, 2008