检索结果-内蒙古大学图书馆

系统工程与电子技术 2012年第11期34卷 2379-2383页

作者：林连雷闫芳杨京礼哈尔滨工业大学自动化测试与控制系黑龙江哈尔滨150001

微下击暴流场的建模在飞行仿真中具有重要意义。将多涡环微下击暴流模型参数选择看作一个优化问题,引入微分进化算法来解决该问题。在按照水平垂直风速最大峰值比进行参数选择中,同时包含了互相关联的两种寻优过程。对标准微分进化算法... 详细信息

微下击暴流场的建模在飞行仿真中具有重要意义。将多涡环微下击暴流模型参数选择看作一个优化问题,引入微分进化算法来解决该问题。在按照水平垂直风速最大峰值比进行参数选择中,同时包含了互相关联的两种寻优过程。对标准微分进化算法进行改进,提出利用嵌套的微分进化算法同时完成目标寻优和中间寻优两个过程。仿真试验表明,本文方法可灵活地生成任意水平垂直风速最大峰值比值的微下击暴流场,并且能够满足用户设定的误差范围要求。

关键词：风场建模微下击暴流模型多涡环模型嵌套微分进化算法

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基于嵌套粒子群算法的多涡环微下击暴流模型参数选择方法

引用

电子学报 2012年第1期40卷 204-208页

作者：吴扬姜守达哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150080

提出一种使用嵌套粒子群算法，根据微下击暴流水平垂直风速最大峰值比选择多涡环微下击暴流模型参数的方法．设计了包括目标群和中间群的嵌套式粒子群结构，使用中间群寻找水平垂直最大风速，并使用目标群最终选择模型参数．用该方法计... 详细信息

提出一种使用嵌套粒子群算法，根据微下击暴流水平垂直风速最大峰值比选择多涡环微下击暴流模型参数的方法．设计了包括目标群和中间群的嵌套式粒子群结构，使用中间群寻找水平垂直最大风速，并使用目标群最终选择模型参数．用该方法计算了水平垂直风速峰值比在0．3—0．7之间的多组多涡环微下击暴流模型参数，最终生成的微下击暴流场的水平垂直风速峰值比与预设值误差的数量级在10^-4以内．

关键词：微下击暴流模型多涡环模型粒子群优化算法风切变飞行仿真

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多气泡（气泡群）非线性耦合作用及融合特性研究

多气泡（气泡群）非线性耦合作用及融合特性研究

引用

作者：韩蕊哈尔滨工程大学

学位级别：博士

船舶与海洋工程领域中,多气泡动力学的应用无处不在,例如:多发武器攻击、海底资源探测、水幕反导、气泡帷幕抗冲击等等。气泡本身作为一种特殊的流场边界,对周围其它气泡的动力学行为也会产生重要的影响。揭示多气泡在不同边界条件下的... 详细信息

船舶与海洋工程领域中,多气泡动力学的应用无处不在,例如:多发武器攻击、海底资源探测、水幕反导、气泡帷幕抗冲击等等。气泡本身作为一种特殊的流场边界,对周围其它气泡的动力学行为也会产生重要的影响。揭示多气泡在不同边界条件下的耦合作用机理,探究其中物理变化规律具有重要的学术意义和工程价值。因此,本文以上述应用为研究背景,基于边界积分法(BIM)建立了多气泡非线性耦合数值模型,重点解决了三维气泡融合、多个环状气泡耦合作用、气泡引起的皇冠型水冢后期运动计算方法、多尺度下气泡耦合快速计算方法等难点问题,通过建立的数学模型和自主开发的计算程序对相关问题进行机理性和规律性的研究,具体如下所述。本文首先综述了船舶与海洋工程领域中涉及到的多气泡耦合作用相关应用,并对其中的基本物理现象和内在力学机理进行了必要的阐述。然后,从实验、理论和数值研究三个方面回顾了前人在多气泡研究方面取得的成果。据此,本文对目前气泡研究工作的不足和难点进行了总结:多气泡耦合作用的研究远少于单气泡相关研究;数值研究多在气泡射流时刻终止,鲜有环状气泡与单连通气泡的研究,多个环状气泡间耦合作用研究基本属于空白;目前尚未建立两个气泡的三维融合数值模型;不同边界附近多气泡耦合作用的三维数值计算中,由于网格大尺度变形导致的计算不稳定性仍需要改进控制方法;大尺度气泡与小尺度气泡耦合作用方法研究较少。本文针对以上不足和难点开展了相关研究工作。在势流理论框架下,本文采用BIM对多气泡之间的非线性耦合作用进行研究。在气泡射流后,基于“涡环模型”建立了环状气泡与单连通气泡耦合作用的数值模型,并首次将“单涡环模型”拓展至“多涡环模型”,据此为模拟多个环状气泡间的耦合作用提供理论基础。由于多气泡相关参数繁多,因此本文首先针对自由场中两个气泡进行研究,分析特征参数对流场载荷特性的影响,并将计算结果与单气泡、单个大气泡(能量与两个气泡总能量相等)工况进行对比。本文进一步对壁面附近的两个气泡运动进行了研究,分析了特征参数对气泡坍塌模式的影响,同时对异相气泡增强射流砰击威力问题进行了系统研究,并给出了攻击效果最佳的两个气泡相关参数,为研发水下“子母弹”提供参考。当两个气泡间距较小时,气泡膨胀阶段可能会发生融合现象。本文通过理论分析,发现气泡融合前的水膜消融过程由惯性力主导,粘性影响不明显。据此,本文首次基于BIM提出了三维气泡融合方法,采用一套智能网格融合技术处理气泡拓扑结构,同时改进网格密度控制方法,能够较为广泛地应用于不同工况中的气泡融合问题。通过与机理实验对比,验证了数值模型的有效性。随后,采用该模型对自由场中两个三维气泡融合问题进行研究,讨论了在三种气泡布置形式下特征参数对气泡融合动力学行为的影响,发现了一些新的物理现象,并总结了相关物理规律。本文还对自由场三个、四个气泡的融合过程进行了研究。本文进一步建立了刚性壁面和自由液面附近两个气泡融合的三维数值模型,并分别采用机理性实验验证了数值模型的有效性,据此模型系统研究了气泡相对位置、浮力参数、距离参数对气泡融合特性的影响规律。水幕反导关注多气泡运动引起的水冢在较长时间内的生长过程。本文通过机理实验发现:水冢由于惯性的原因,在气泡溃灭后较长时间内会继续向上运动,且形态会发生明显的变化,其中具有代表性的是“皇冠型”水冢。本文为此建立了气泡引起的皇冠型水冢三维数值模型,通过对比单气泡和多气泡工况机理实验和数值结果,验证了本文数值模型的有效性。采用该模型,系统研究了特征参数对两个气泡产生水冢特性的影响。本文还讨论了三个及以上数量的气泡与自由液面的耦合作用,当气泡排成一列时,水面将形成高而宽的水墙,提高防御面积,也可以通过布置多排气泡,形成多层水墙,提高防御效果。对于大尺度爆炸气泡与小尺度常压气泡群耦合作用,本文首先采用BIM对大尺度脉动气泡与一个小尺度常压气泡的全非线性耦合作用进行机理研究,发现常压气泡的存在会削减爆炸气泡脉动载荷峰值,但常压气泡脉动过程中同样会在流场中引起小幅度的脉动压力。然而,BIM并不适用于爆炸气泡与常压气泡群的耦合计算,为此,本文结合BIM和改进的RP方程,建立了多尺度下的气泡群耦合快速计算模型,采用BIM模拟大尺度气泡的非球状运动,通过改进的RP方程求解小尺度气泡的脉动,通过计及相互诱导压力来考虑气泡间的耦合作用。此方法可大大提高计算效率,通过与BIM模型的计算结果对比,验证了此模型的有效性。通过该模型,本文初步对脉动气泡与气泡帷幕间的耦合作用进行了研究,发现在气泡帷幕的排列方向垂直于爆炸气泡与测点连线时,衰减效果相对更好;气泡帷幕数量越多,衰减效果越好,两层气泡帷幕在经济适用性方面最优。

关键词：多气泡耦合气泡融合气泡载荷边界积分法多涡环模型

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近场水下爆炸气泡射流载荷特性研究

近场水下爆炸气泡射流载荷特性研究

引用

第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会

作者：李帅张阿漫王诗平哈尔滨工程大学船舶工程学院

鱼雷等近场水中兵器对舰船结构造成严重毁伤,是船舶抗爆抗冲击领域重点关注的热点问题。研究人员已在水下爆炸与舰船毁伤方向进行了大量的研究,取得了丰富的研究成果,但是由于近场水下爆炸的复杂性,仍有许多基础的力学问题有待深入研究... 详细信息

鱼雷等近场水中兵器对舰船结构造成严重毁伤,是船舶抗爆抗冲击领域重点关注的热点问题。研究人员已在水下爆炸与舰船毁伤方向进行了大量的研究,取得了丰富的研究成果,但是由于近场水下爆炸的复杂性,仍有许多基础的力学问题有待深入研究。本研究基于流体动力学理论和多涡环理论,采用边界元方法,建立近场水下爆炸气泡射流载荷模型与计算方法。在此基础上,研究不同爆距工况中气泡的膨胀、坍塌、射流和环状撕裂等重要的动力学行为,以及气泡射流载荷特性,旨为近场水下爆炸与舰船结构毁伤研究提供参考。

关键词：水下爆炸气泡射流载荷边界元法多涡环模型

来源：评论

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