本文關(guān)鍵詞：拖曳式線列陣聲納非線性水動力學特性數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：拖曳式線列陣聲納是廣泛應用于工業(yè)、科研和國防的一種水下高技術(shù)密集型裝備,研究其水動力學特性是拖曳式線列陣聲納系統(tǒng)設(shè)計、使用的基礎(chǔ)。本文采用數(shù)值手段研究了兩種形式的拖曳式線列陣聲納(單線陣和多線陣)的非線性水動力學特性,主要工作如下:1)首先概述了拖曳式線列陣聲納,綜述了水下纜索動力學的研究現(xiàn)狀,對比并評價了主流的纜索動力學建模方法。2)基于微元法,分別采用歐拉角和歐拉參數(shù)兩種表示方法,在拉格朗日坐標系下推導了考慮彎曲、扭轉(zhuǎn)剛度以及幾何、材料、邊界、載荷等多種非線性因素的三維纜索動力學偏微分控制方程組。3)編寫了求解該拖纜動力學控制方程的Matlab程序�；谟邢薏罘謆ox scheme對控制方程組進行有限差分離散,列出線列陣首尾兩端邊界條件,編寫了松弛法求解偏微分方程組邊值問題的求解程序。4)分析了單線陣的水動力學性能�；诰帉懙腗atlab代碼,計算了單線拖曳陣在穩(wěn)態(tài)直航、360°回轉(zhuǎn)時的動力響應,對拖速、海流、回轉(zhuǎn)半徑等參數(shù)做了敏感性分析。首次提出了閉環(huán)效應和閉環(huán)半徑的概念來分析拖線陣的回轉(zhuǎn)特性。5)初步分析了多分枝拖曳線列陣的水動力學性能。以O(shè)rcaflex為工具,建立了一個比較初步的左右對稱型四分枝拖曳線列陣模型,分析了拖速、波高對穩(wěn)態(tài)直航時該系統(tǒng)動力學性能的影響。通過上述研究,得到的主要結(jié)論如下:1)有限差分纜索動力學模型中,歐拉參數(shù)表達法可以避免歐拉角法在坐標轉(zhuǎn)換過程中可能造成的奇異性問題,此外納入了非線性應力-應變關(guān)系,可使纜索模型更具一般性。2)穩(wěn)態(tài)直航工況下,拖速對多線陣動力學性能的影響與對單線陣動力學性能的影響趨勢相似。波浪會減小多線陣各列陣之間的間距,減弱系統(tǒng)的展開程度。3)靜水條件下,拖速降低到一定程度時,拖線陣深度進入回轉(zhuǎn)工況后呈先下降后上升的V型變化。當回轉(zhuǎn)半徑增加,這種V型變化趨勢將隨回轉(zhuǎn)半徑的增大而減弱。拖線陣的閉環(huán)半徑隨著拖船回轉(zhuǎn)半徑減小而減小。4)在單線陣的回轉(zhuǎn)機動中,海流的引入會使張力、深度等參數(shù)產(chǎn)生振動現(xiàn)象;深度和張力的震蕩頻率均隨著回轉(zhuǎn)半徑減小而增大;深度的振幅隨回轉(zhuǎn)半徑的減小而增大,而張力的振幅隨回轉(zhuǎn)半徑減小而減小。5)海流會降低拖線陣的閉環(huán)半徑,降低程度與流速大小呈正比;海流的方向并不會改變閉環(huán)半徑的大小,海流方向決定了張力和深度振動的相位,從而延遲或提前閉環(huán)響應的出現(xiàn)時間。
【關(guān)鍵詞】：拖曳式線列陣聲納 纜索動力學 非線性 多分枝拖曳線列陣 數(shù)值研究
【學位授予單位】：寧波大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB56
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 拖曳式線列陣聲納概述11-12
• 1.2 纜索水動力學研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 空間離散13-16
• 1.2.2 時間離散16-17
• 1.3 本研究的目的和意義17-18
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)18-20
• 2 纜索動力學建模20-51
• 2.1 引言20
• 2.2 拉格朗日坐標系20-29
• 2.2.1 歐拉角表達法24-27
• 2.2.2 歐拉參數(shù)表達法27-29
• 2.3 力平衡方程29-35
• 2.3.1 重力和浮力31-33
• 2.3.2 水動力載荷33-35
• 2.4 力矩平衡方程35-38
• 2.5 兼容性方程38
• 2.6 動力學方程38-46
• 2.6.1 歐拉角表達法38-42
• 2.6.2 歐拉參數(shù)表達法42-46
• 2.7 張力-應變關(guān)系46
• 2.8 最終方程組46-49
• 2.8.1 歐拉角表達法46-47
• 2.8.2 歐拉參數(shù)表達法47-49
• 2.9 小結(jié)49-51
• 3 數(shù)值方法51-56
• 3.1 引言51
• 3.2 控制方程的數(shù)值方法51-54
• 3.2.1 控制方程的矩陣形式51
• 3.2.2 控制方程的有限差分離散51-53
• 3.2.3 邊界條件53
• 3.2.4 松弛法求解邊值問題53-54
• 3.3 程序的驗證54-55
• 3.4 小結(jié)55-56
• 4 單線陣動力學分析56-64
• 4.1 引言56
• 4.2 穩(wěn)態(tài)直航56-58
• 4.2.1 拖速大小的影響56-57
• 4.2.2 海流方向的影響57-58
• 4.2.3 海水密度的影響58
• 4.3 環(huán)形回轉(zhuǎn)58-63
• 4.3.1 回轉(zhuǎn)半徑和拖速的影響58-60
• 4.3.2 海流的影響60-63
• 4.4 小結(jié)63-64
• 5 多線陣動力學分析64-80
• 5.1 引言64
• 5.2 多線陣系統(tǒng)建模64-66
• 5.3 系統(tǒng)及環(huán)境參數(shù)66-69
• 5.4 結(jié)果與分析69-79
• 5.4.1 拖速的影響70-71
• 5.4.2 波高的影響71-79
• 5.5 小結(jié)79-80
• 6 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 總結(jié)80
• 6.2 展望80-82
• 參考文獻82-88
• 附錄 系數(shù)矩陣88-91
• 在學研究成果91-92
• 致謝92

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 閔瑞紅;肖杰雄;;世界潛艇綜合聲吶系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J];艦船科學技術(shù);2013年02期

  本文關(guān)鍵詞：拖曳式線列陣聲納非線性水動力學特性數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：397883