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基于改进的复合自适应遗传算法的UUV水下回收路径规划 被引量：11
1
作者 赵鹏程 宋保维 +1 位作者 毛昭勇 丁文俊 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2598-2608,共11页
传统遗传算法的变异操作会简单随机产生新的路径,对算法进化性能有不利影响,使算法易陷入局部最优的陷阱;遗传算法常配合栅格法进行路径规划,所得的最优路径并非无人水下航行器(UUV)回收路径规划可获得的最短路径,并存在UUV机动性能可... 传统遗传算法的变异操作会简单随机产生新的路径,对算法进化性能有不利影响,使算法易陷入局部最优的陷阱;遗传算法常配合栅格法进行路径规划,所得的最优路径并非无人水下航行器(UUV)回收路径规划可获得的最短路径,并存在UUV机动性能可能与最优路径冲突的问题。为此,设计一种具有UUV机动性约束条件的改进遗传算法,提出环境复杂度的概念用于分析机动性约束的具体取值,使路径规划适配于UUV的机动性,使算法结果更具实用性;提出复合自适应变异策略,控制变异的个体在迭代过程中发生自适应的进化;当一定迭代数内种群进化停滞时,引导最优个体进行双阶段自适应变异,从而使最优路径趋近全局近似最优解,有效提高算法的收敛速度。基于MATLAB软件的算法对比仿真结果表明一般复杂水域和复杂水域环境下,改进的复合自适应遗传算法生成的最优路径相比于遗传算法和自适应遗传算法的最优路径更加平滑,路径长度更低,可见改进的复合自适应遗传算法在路径规划上收敛性能和寻优能力更优,更具有可行性和优越性。 展开更多
关键词 水下回收UUV 路径规划 改进遗传算法 环境复杂度 机动性约束条件 复合自适应变异策略
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非正弦升沉运动对扑翼自主推进的影响
2
作者 陈晓 曹勇 +1 位作者 黄桥高 潘光 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期281-287,共7页
为了研究仿生推进机理以及仿生机器人,弥补非自主推进的局限性,采用数值方法耦合求解流体动力与扑翼运动,建立扑翼-流体耦合的自主推进计算模型,K作为波形调节参数使波形由三角波变为正弦波以及方波,数值模拟了2个频率-升沉幅值组合下... 为了研究仿生推进机理以及仿生机器人,弥补非自主推进的局限性,采用数值方法耦合求解流体动力与扑翼运动,建立扑翼-流体耦合的自主推进计算模型,K作为波形调节参数使波形由三角波变为正弦波以及方波,数值模拟了2个频率-升沉幅值组合下非正弦升沉运动的自主推进性能,研究在静水中不同运动波形对自主推进速度、自主推进效率以及流场结构的影响。结果表明非正弦波形对自主推进运动影响很大,随着K的增大即越接近方波,速度振荡越剧烈,起动加速越快,前进位移与平均速度越大;随着K的减小,自主推进效率及能量利用率不断增大,研究结果对仿生水下航行器的设计有一定指导意义。 展开更多
关键词 扑翼 非正弦运动 自主推进 仿生推进 数值模拟
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导管对泵喷推进器艇后推进特性的影响
3
作者 李晗 黄桥高 +2 位作者 潘光 李福正 何幸 《船舶》 2023年第6期73-84,共12页
为研究泵喷推进器的艇后推进特性及导管主要参数对推进特性的影响,给出基于推进效率和推进器功率的导管主要参数选择范围,该文通过改进的延迟脱体涡模拟(improved delayed detached eddy simulation,IDDES)方法求解艇后泵喷推进器在不... 为研究泵喷推进器的艇后推进特性及导管主要参数对推进特性的影响,给出基于推进效率和推进器功率的导管主要参数选择范围,该文通过改进的延迟脱体涡模拟(improved delayed detached eddy simulation,IDDES)方法求解艇后泵喷推进器在不同航速、转速和导管主要参数下的流场,研究了不同航速和不同导管主要参数下的泵喷推进性能和自航因子,其中导管主要参数包括倾角、轴向长度、最大厚度、进口直径和出口直径。结果显示:除导管最大厚度外,导管的倾角、轴向长度、进出口直径对自航因子及推进器功率有较明显影响,倾角和出口直径的变化会显著改变推进器流量,进而影响功率和推进效率。结论表明:选择艇用泵喷推进器导管主要参数时,除了取值要在合理范围,倾角和出口直径还要根据艇体尾段的线型和角度来优化取最佳值。 展开更多
关键词 泵喷推进器 数值模拟 水动力 自航因子
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仿蝠鲼潜水器近底扑动水动力实验研究
4
作者 罗扬 魏俊屹 +3 位作者 侯哲星 徐同轼 黄桥高 潘光 《无人系统技术》 2024年第6期73-83,共11页
由于蝠鲼在近底游动时具有较高的游动速度,因此对仿蝠鲼潜水器在不同近底距离下扑动的水动力实验进行研究。仿蝠鲼实验样机的外形根据真实蝠鲼生物进行设计,胸鳍扑动的摆旋机构依据真实蝠鲼在近底游动时的扑动运动设计得到。首先,通过... 由于蝠鲼在近底游动时具有较高的游动速度,因此对仿蝠鲼潜水器在不同近底距离下扑动的水动力实验进行研究。仿蝠鲼实验样机的外形根据真实蝠鲼生物进行设计,胸鳍扑动的摆旋机构依据真实蝠鲼在近底游动时的扑动运动设计得到。首先,通过循环水槽及测力天平获取仿蝠鲼潜水器在近底扑动时的水动力参数。其次,对仿蝠鲼潜水器在不同近底距离下,胸鳍对称及非对称扑动下的平均推力和俯仰力矩进行研究,并对仿蝠鲼潜水器在指定近底距离下,胸鳍不同扑动频率下的平均推力系数、俯仰力矩进行数据获取,同时得到了仿蝠鲼潜水器在一个扑动周期内的瞬时推力和升力系数。最后,结果表明,仿蝠鲼潜水器在近底扑动时,产生的推力和俯仰力矩会随着近底距离H的减小而增加,并且在H<0.5时,俯仰力矩会随着近底距离的减小迅速增加。通过对潜水器在一个扑动周期内的水动力系数进行研究可知,推力系数曲线存在两个极大值和极小值,且推力系数曲线的极大值及极小值分别对应着攻角的最值和零点。而升力系数曲线则仅有一个极大值和极小值。此外,样机推力系数及俯仰力矩随着胸鳍的扑动频率的增加而增大,而推力系数的增幅随着扑动频率的增加而不断减小。由此可知,地面效应对仿蝠鲼潜水器游动时的推力产生存在积极影响。 展开更多
关键词 近底扑动 地面效应 仿生潜水器 摆旋机构 蝠鲼 水动力实验
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高频同相扰动信号对升沉扑翼水动力性能影响 被引量：1
5
作者 高鹏骋 黄桥高 +1 位作者 潘光 赵嘉祯 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期124-130,共7页
为探究外界输入正弦扰动信号对升沉扑翼推进性能和尾涡结构的影响,采用数值模拟方法研究了在一个升沉扑翼的基础正弦输入信号中加入高频同相正弦扰动.数值计算结果表明:在大多数情况下,引入扰动增加了轴向推力,尤其是当基频为0.50 Hz时... 为探究外界输入正弦扰动信号对升沉扑翼推进性能和尾涡结构的影响,采用数值模拟方法研究了在一个升沉扑翼的基础正弦输入信号中加入高频同相正弦扰动.数值计算结果表明:在大多数情况下,引入扰动增加了轴向推力,尤其是当基频为0.50 Hz时,外加12 Hz扰频促使轴向推力增加至原来的843.5%.计算结果证实:仅在基频较低的情况下,升沉扑翼能拥有良好的推进效率,随着基频或扰频的增大,扑翼推进效率均呈下降趋势.结果表明:当最低基频为0.50 Hz时,随着扰频的增加,尾涡结构在扰频为4 Hz情况下开始由无明显涡脱落模式转换为2S模式;当基频为0.75 Hz时,尾涡结构随着扰频的增加由2P模型转换为2S模式;在1.00,1.25,1.50,1.75 Hz基频情况下,尾涡结构随着扰频的增加由2S模式变得杂乱. 展开更多
关键词 升沉扑翼 正弦扰动 推力性能 推进效率 尾涡结构
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非正弦俯仰运动对扑翼自主推进的影响 被引量：2
6
作者 陈晓 黄桥高 +1 位作者 曹勇 潘光 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期96-101,共6页
采用数值仿真耦合求解流体动力方程与扑翼运动方程,建立扑翼-流体耦合的自主推进计算模型,数值模拟了非正弦俯仰运动下扑翼在前进方向及侧向的自主推进,研究在静水中不同运动波形及俯仰频率对自主推进速度、自主推进效率及流场结构的影... 采用数值仿真耦合求解流体动力方程与扑翼运动方程,建立扑翼-流体耦合的自主推进计算模型,数值模拟了非正弦俯仰运动下扑翼在前进方向及侧向的自主推进,研究在静水中不同运动波形及俯仰频率对自主推进速度、自主推进效率及流场结构的影响.结果表明:非正弦波形调节参数K和俯仰频率对自主推进前进速度、前进距离影响很大,提高K或频率,可增大平均前进速度、前进距离与侧向位移,并在K=2.5的方波取得平均速度最大值,相较于正弦波运动提高70.3%;自主推进效率及能量利用率随着K的减小不断增大,高频时推进效率高,低频时能量利用率高. 展开更多
关键词 俯仰运动 非正弦波形 自主推进 数值模拟 涡结构
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筒口泄气影响下齐射出水运动干扰特性试验研究 被引量：1
7
作者 施瑶 鲁杰文 +1 位作者 高山 鱼怡澜 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期18-23,54,共7页
为研究筒口泄气影响下双发航行体齐射出水过程流动干扰特性,基于高速摄像技术对航行体齐射出水过程流场演变开展试验测试研究.利用图像处理技术对航行体空泡形态和运动轨迹进行识别并提取,对比分析了单发航行体与双发航行体的空泡形态... 为研究筒口泄气影响下双发航行体齐射出水过程流动干扰特性,基于高速摄像技术对航行体齐射出水过程流场演变开展试验测试研究.利用图像处理技术对航行体空泡形态和运动轨迹进行识别并提取,对比分析了单发航行体与双发航行体的空泡形态和运动轨迹演变特性的差异,并研究了艇速作用下航行体的流动干扰特性.结果表明:在无艇速作用下,双发航行体内外两侧空泡轮廓呈现出明显的不对称状;在艇速作用下,迎流侧泡型扩张幅度一般较小,但由于受到筒口泄气产生的不均匀气团的较大影响,导致首发航行体迎流侧泡型较大;无论是单发航行体发射还是双发航行体齐射过程,其初始运动姿态均极易受发射筒口不均匀气团的影响,其次还有筒口密封膜表面张力及发射气压等因素影响. 展开更多
关键词 航行体 筒口气团 水下齐射 多相流 运动特性
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斜流中泵喷推进器流场变化规律数值分析 被引量：3
8
作者 邱铖铖 潘光 +1 位作者 黄桥高 施瑶 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期103-108,共6页
基于SST(剪切应力输运)k-ω湍流模型与滑移网格技术,对不同进速系数(J=0.95,1.18,1.58)及不同斜流角(β=0°,10°,20°)下泵喷推进器流场变化规律进行了数值分析.利用P4119桨进行了数值方法验证,并进行网格无关性验证.为保... 基于SST(剪切应力输运)k-ω湍流模型与滑移网格技术,对不同进速系数(J=0.95,1.18,1.58)及不同斜流角(β=0°,10°,20°)下泵喷推进器流场变化规律进行了数值分析.利用P4119桨进行了数值方法验证,并进行网格无关性验证.为保证计算结果的准确性,采用全通道模型及全结构网格进行数值计算.计算结果表明:随着斜流角的增大,横向力和垂向力出现明显波动,不同斜流角间的波动幅度相对一致,且随着斜流角的增大而减小;随着进速系数及斜流角的变化,压力系数在转子导边、随边处出现明显波动差异,定子叶片压力系数波动比较稳定. 展开更多
关键词 泵喷推进器 斜流 轴承力 数值计算 压力系数
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柔性扑翼水动力特性试验研究 被引量：3
9
作者 高鹏骋 黄桥高 +1 位作者 潘光 赵嘉祯 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期144-148,共5页
为探究扑翼自身刚度和运动参数对其水动力特性的影响,依托仿生扑翼推进试验平台,实现扑翼的俯仰-升沉结合运动.使用六轴力/力矩传感器记录扑翼运动过程中的力学参数,同时利用高速相机记录扑翼运动情况;对力学数据进行均值化及归一化处... 为探究扑翼自身刚度和运动参数对其水动力特性的影响,依托仿生扑翼推进试验平台,实现扑翼的俯仰-升沉结合运动.使用六轴力/力矩传感器记录扑翼运动过程中的力学参数,同时利用高速相机记录扑翼运动情况;对力学数据进行均值化及归一化处理得出扑翼水动力特性随刚度及运动参数的变化规律;对图像进行处理,绘制出扑翼尾端点运动轨迹.试验结果表明:低刚度扑翼在低频下推力表现优异;扑翼刚度对推力稳定性起着重要作用;扑翼运动轨迹随着刚度增加,从杂乱无章演变为8字形,最终演变为弧线形. 展开更多
关键词 柔性扑翼 水动力特性 运动参数 推力稳定性 运动轨迹
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前置泵喷推进器叶片数对水动力及空化性能的影响研究
10
作者 李福正 黄桥高 +1 位作者 潘光 吴必霖 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期191-204,共14页
为降低泵喷推进器(简称泵喷)的谐频作用,改善其噪声性能。针对某前置泵喷,采用RNG k-ε双方程湍流模型探究了叶片数对泵喷敞水性能和脉动性能的影响。结果发现,泵喷推力和扭矩与叶片数呈正相关,效率基本保持不变;单转子的推力脉动受定... 为降低泵喷推进器(简称泵喷)的谐频作用,改善其噪声性能。针对某前置泵喷,采用RNG k-ε双方程湍流模型探究了叶片数对泵喷敞水性能和脉动性能的影响。结果发现,泵喷推力和扭矩与叶片数呈正相关,效率基本保持不变;单转子的推力脉动受定子干扰,转子总推力的脉动频率主要分布在桨叶的倍叶频处。此外,结合密度修正的RNG k-ε模型,采用ZGB空化模型研究了空化数σ对泵喷空化性能的影响。结果表明,随着σ的提高,桨叶从全空化转变到叶片局部和叶梢空化,再转变到仅有叶梢小部分空化;对比σ=3时不同转子叶片数N的空化性能,发现叶片表面空化面积随转子叶片数的增加而增大,但空化体积却减小。 展开更多
关键词 泵喷推进器 叶片数 盘面比 推力脉动 空化数
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