检索结果-内蒙古大学图书馆

第37届中国控制会议

作者：蒋昀陆宇蔡云泽姚瑞文张卫东上海交通大学自动化系

本文提出了一种由旋翼推进的新型海空两栖潜水器,能在水下潜航、水面起飞、空中飞行,可应用于海洋环境探测、资源勘探、搜索营救等领域。论文阐述了此种海空两栖潜水器的基本结构与工作原理,研究了其跨介质运动过程,通过拉格朗日方程建... 详细信息

本文提出了一种由旋翼推进的新型海空两栖潜水器,能在水下潜航、水面起飞、空中飞行,可应用于海洋环境探测、资源勘探、搜索营救等领域。论文阐述了此种海空两栖潜水器的基本结构与工作原理,研究了其跨介质运动过程,通过拉格朗日方程建立了动力学模型,分析了海洋环境干扰对其产生的影响,建立了在风、浪、流的干扰下,海空两栖潜水器在三种不同运动状态(空中飞行、水面起飞、水下沉浮)时的六自由度动力学模型,为后续的研究奠定了基础。

关键词：海空两栖潜水器跨介质运动动力学模型海洋环境模型

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跨介质入水运动研究展望

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第4期56卷 1343-1352页

作者：韩向东陈俊彪李军智胡杰赵伟国汪祖安中国兵器工业试验测试研究院兰州理工大学能源与动力工程学院北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室

跨介质入水运动涉及复杂的气液固多相耦合行为，具有非定常、非线性与多尺度典型特征，因此有必要深入剖析跨介质入水过程中的基本科学问题，凝练介质穿越所涉及的共性关键技术，总结针对多相动力学耦合研究的等效试验方法。本文综述了... 详细信息

跨介质入水运动涉及复杂的气液固多相耦合行为，具有非定常、非线性与多尺度典型特征，因此有必要深入剖析跨介质入水过程中的基本科学问题，凝练介质穿越所涉及的共性关键技术，总结针对多相动力学耦合研究的等效试验方法。本文综述了物体特性、运动属性及环境特征对跨介质入水运动的影响规律，围绕介质穿越过程中的界面耦合、动力学演化、多尺度力学行为及结构体服役特性等方面，厘清了跨介质入水过程中的基本科学问题，从布局设计、动力推进、载荷预测、结构与材料等方面总结了跨介质入水研究的关键共性技术，针对穿越入水过程的工程应用场景归纳了等效试验中的主流装置、测试手段、实验模型与误差修正方法，最后展望了跨介质入水运动研究的未来发展方向，以便为其进一步工程应用提供借鉴。

关键词：跨介质运动基础科学问题关键共性技术等效实验方法

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水空两栖机器人的出入水运动控制研究

水空两栖机器人的出入水运动控制研究

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作者：邓同北中南大学

学位级别：硕士

多栖机器人因环境适应力强,灵活性好,具有较为广阔的应用前景和研究价值。当前,单一介质中运行的机器人已有成熟的工程和商业应用,如各类无人机、潜水器等,而要让机器人实现水空两栖应用,则存在诸多的限制,各项技术仍在发展、试验和验... 详细信息

多栖机器人因环境适应力强,灵活性好,具有较为广阔的应用前景和研究价值。当前,单一介质中运行的机器人已有成熟的工程和商业应用,如各类无人机、潜水器等,而要让机器人实现水空两栖应用,则存在诸多的限制,各项技术仍在发展、试验和验证之中,亟待科研人员进行研究解决。本文首先分析了现有的水空两栖机器人的研究成果,对比了固定翼和多旋翼形式这两种应用较多的结构形式,多旋翼的结构简单、有成熟的数学模型和丰富的控制方法,因此选择基于多旋翼设计了本文的水空两栖机器人。然后,重点进行了防水结构的设计、详细的动力学建模及未知参数的估计辨识、提出了抗干扰能力强的姿态控制策略。最后通过仿真和实验实现了机器人稳定流畅的多次跨介质运动,验证了本文的控制策略和结构形式的有效性和可行性。本文的主要研究工作如下: (1)设计了多旋翼形式的机器人,采用不同介质分别驱动的方式;并对各部件进行了模块化设计,便于拆装;设计了锥形的防水密封槽,配合硅胶密封圈实现了可靠的防水,完成了该水空两栖机器人的搭建。 (2)对机器人在水空两种不同状态分别建立了动力学模型,采用四元数描述机器人的运动学姿态,对机器人各个模型中的未知参数进行了估计辨识,得到了机器人驱动系统的动力系数、机器人的粘性类水动力系数和惯性类水动力系数。 (3)针对机器人的出入水运动过程,提出了基于误差四元数的姿态滑模控制器和非线性干扰观测器,以抑制干扰,控制机器人的姿态,通过仿真验证了该控制策略姿态跟踪效果良好、鲁棒性强。 (4)分别开展了单介质和多介质中的机器人运动实验,实现了机器人在不同介质和跨介质过程中的稳定运动,同时对实验中遇到的问题进行了改进,加强了驱动能力和增加了气压连通系统,完善了该机器人系统平台。图80幅,表11个,参考文献87篇

关键词：水空两栖机器人系统设计动力学分析滑模控制跨介质运动

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潜空两栖航行器的综述与分析

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中国舰船研究 2019年第S2期14卷 1-14页

作者：刘相知崔维成浙江大学控制科学与工程学院浙江省杭州市310007 西湖大学工学院深海技术研究中心浙江省杭州市310024

潜空两栖航行器是一种既可以在水下潜行又可以在空中飞行的航行器,由于其在军事和民用领域的潜在广泛应用前景而成为当今研究的热点。为了更好地理解这种潜空跨介质航行器的设计要求,介绍飞行器、水面船舶和潜水器等航行器在不同介质中... 详细信息

潜空两栖航行器是一种既可以在水下潜行又可以在空中飞行的航行器,由于其在军事和民用领域的潜在广泛应用前景而成为当今研究的热点。为了更好地理解这种潜空跨介质航行器的设计要求,介绍飞行器、水面船舶和潜水器等航行器在不同介质中的特性,对这三者进行简要的对比分析,并总结潜空跨介质航行器可能的特性。根据总体结构,现有的潜空两栖航行器被分为3类:固定翼航行器、旋翼航行器和仿生航行器,简要介绍每种类别的典型样机。最后,讨论潜空两栖航行器的关键技术和挑战。

关键词：潜空两栖航行器跨介质运动无人飞行器潜水器综述

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仿生飞鱼结构设计及其多相流体动力学特性研究

仿生飞鱼结构设计及其多相流体动力学特性研究

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作者：祁靖媛武汉理工大学

学位级别：硕士

自然界亿万年的进化过程中,鱼类进化出了优异的水中运动能力甚至是跨介质运动能力。相较于传统水下航行器存在的普遍问题,鱼类作为水下环境的主宰者,能适应海洋风、浪、流和深压等各种复杂环境。基于此对鱼类的运动原理进行研究可以有... 详细信息

自然界亿万年的进化过程中,鱼类进化出了优异的水中运动能力甚至是跨介质运动能力。相较于传统水下航行器存在的普遍问题,鱼类作为水下环境的主宰者,能适应海洋风、浪、流和深压等各种复杂环境。基于此对鱼类的运动原理进行研究可以有效提升水下航行器乃至跨介质航行器的性能。飞鱼在自然界中展现出了良好的水-空跨介质运动性能,本文以飞鱼为仿生对象,设计了一款可实现胸鳍开合、四关节尾鳍摆动的仿生机器鱼,并探究改变鱼体波长和摆动频率对飞鱼推进性能影响。本文主要研究内容如下: (1)仿生飞鱼结构设计及样机制作。本文从飞鱼的外形及结构出发,以仿生及减阻为主要目标,设计仿生飞鱼样机。仿生飞鱼样机体长约60 cm,胸鳍的折叠展开和尾鳍的摆动均采用舵机进行控制,所有非标零件均采用3D打印技术完成。 (2)基于Lighthill细长体理论,建立机器鱼运动学模型。通过Matlab对仿生飞鱼的游动过程进行运动学分析,分别求解了10组不同鱼体波长下的鱼体体干摆动曲线,并将相关参数代入UDF进行编译。 (3)运用流体力学分析方法,探究改变鱼体波长和摆动频率对飞鱼推进性能的影响。仿真结果表明,水域环境中,同一鱼体波长下,尾鳍摆动频率越快,推进力越大;在同一摆动频率下,推进力随着鱼体波长的变化浮动。 (4)水-空跨介质运动分析。采用Fluent软件对仿生飞鱼跨介质过程中的受力情况进行分析,研究了仿生飞鱼在最优环境状态下的跨介质运动受力情况,与自然界飞鱼运动状态基本相符。 (5)搭建仿生飞鱼样机实验平台,对不同鱼体波长和摆动频率下的推进力、速度、转弯等变化进行了实验分析。本文主要对仿生飞鱼样机进行了初步研制,为之后跨介质仿生飞鱼工程应用提供模型设计参考和思路。

关键词：仿生飞鱼 Fluent仿真多相流体动力学分析跨介质运动

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一种仿飞鱼机器鱼的原理样机研制

一种仿飞鱼机器鱼的原理样机研制

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作者：路宽浙江大学

学位级别：硕士

自然界上亿年的进化让许多水生动物拥着十分优异的水下甚至跨介质运动的能力。与人类所创造的运载工具相比,这些动物往往具有更高的机动性、更优异的水、空气动力学性能。因此,通过深入研究和探索自然界中鱼类的躯体结构、运动功能及原... 详细信息

自然界上亿年的进化让许多水生动物拥着十分优异的水下甚至跨介质运动的能力。与人类所创造的运载工具相比,这些动物往往具有更高的机动性、更优异的水、空气动力学性能。因此,通过深入研究和探索自然界中鱼类的躯体结构、运动功能及原理,可以让我们有效的提升人造运载工具的性能。本文以自然界中的飞鱼为仿生原型,设计了一款可实现胸鳍折叠展开、躯体后半段偏折以及尾鳍高频拍动的仿飞鱼机器鱼。本文设计了机器鱼的仿生结构模型,并利用3D打印技术制作出机器鱼的所有非标零部件。机器鱼体长约45cm(躯体,加尾巴60cm),重890g,其中胸鳍的折叠展开、躯体后半段的偏折均采用伺服电机进行控制;尾鳍的高频拍动通过高速电机实现,其中利用减速齿轮以及曲柄连杆机构,将高速电机的转动转换为可控而有效的高频拍动。本文制作出一个可以完全自主游进的实验样机,并以此为实验平台,利用悬臂水池、小型拖曳水池、高速相机等实验设备进行机器鱼水面实验研究。实验中,通过改变尾鳍的外形、尾鳍材料以及尾鳍浸入水中深度,来研究机器鱼实验样机的尾鳍拍动频率与游进速度的关系,进而得出与该机器鱼推进性能相关的结论。通过实验结果可以看出,机器鱼的尾鳍摆动频率和游进速度成正相关。自主游进时,尾鳍最高有效拍动频率可达20Hz,最高速度为0.3m/s(约为0.5BL/s)。此外,本文还使用基于有限体积法的计算流体力学软件STAR-CCM+进行了数值模拟,研究了仿飞鱼机器鱼水下游动与水面滑行阶段的水动力学特性。其中主要模拟了飞鱼水下巡航和水面滑行两个状态的运动,对比了这两个状态下的飞鱼击尾频率和能量消耗,并重点比较了飞鱼达到巡航状态所需功率,证实飞鱼可以通过水面滑跑过程进一步加速到起飞状态。本文对于仿飞鱼机器鱼样机的初步研究为之后实现完全自主、跨介质的仿飞鱼机器鱼工程样机的研制打下了基础。

关键词：仿生机器鱼飞鱼跨介质运动水/空气动力学性能计算流体力学

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基于ANSYS/LS-DYNA的圆盘击水弹跳研究

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舰船电子工程 2013年第1期33卷 122-124页

作者：陈诗伟中国船舶重工集团公司第七一○研究所宜昌443003

基于ANSYS/LS-DYNA的ALE方法,对圆盘击水滑跳现象进行三维数值仿真。建立了击水滑跳的有限元模型,包括滑跳对象、两相流及交界面设计,并用已有试验数据对模型运动状态的有效性进行了验证。分析结果表明,计算得到的滑跳临界速度和入水角... 详细信息

基于ANSYS/LS-DYNA的ALE方法,对圆盘击水滑跳现象进行三维数值仿真。建立了击水滑跳的有限元模型,包括滑跳对象、两相流及交界面设计,并用已有试验数据对模型运动状态的有效性进行了验证。分析结果表明,计算得到的滑跳临界速度和入水角随圆盘倾角的变化规律与试验结果可以很好的吻合,研究结果可以为入水冲击,气/液两相跨介质运动及其动力学特性提供一种研究方法与手段。

关键词：跨介质运动有限元模型 ALE数值仿真滑跳

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潜空跨介质无人航行器研究现状与分析

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科技创新与应用 2024年第3期14卷 5-7,12页

作者：周正黄大志唐雯铠周弘骏江苏海洋大学海洋工程学院江苏连云港222000

潜空跨介质无人航行器是一种不仅可以在空中飞行又可以在水下航行并可以完成多次跨介质运动的无人航行器,为解决因水体环境和空气环境差异引发的问题,对其展开分析。该文介绍近年来国内外潜空跨介质无人航行器的研究成果,分析航行器研... 详细信息

潜空跨介质无人航行器是一种不仅可以在空中飞行又可以在水下航行并可以完成多次跨介质运动的无人航行器,为解决因水体环境和空气环境差异引发的问题,对其展开分析。该文介绍近年来国内外潜空跨介质无人航行器的研究成果,分析航行器研究过程中的关键技术和难点。潜空跨介质无人航行器需要设计一套水空一体化的控制器用于平稳地进行多次跨介质运动,并需要解决水下能源和通信问题。潜空跨介质无人航行器集无人飞行器和无人潜行器的优点于一身,在民用领域和军事领域均有着广阔的应用前景。

关键词：潜空跨介质无人航行器跨介质运动飞行器潜航器

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