摘要：被动悬架星球车机构形式简单、可靠性好,是地外星表探测的重要装备,但同时也因被动关节的引入而导致车轮间产生推动和拖曳,引起车轮磨损并削弱了星球车的驱动能力。提出一种基于接触角估计的轮速协调控制方法,首先建立星球车的运动学模型与轮心速度映射模型,并利用轮心速度在线实时估计轮地接触角;进而,进行星球车直线与转向运动规划,结合轮地接触角和悬架位姿信息建立车轮速度约束方程,实现多轮轮速的确定求解。最后在MATLAB与COPPELIASIM中搭建了联合仿真模型进行仿真验证,搭建样机与实验场地进行实验验证,结果表明该方法可准确估计轮地接触角,估计最大误差约为9.2%;并降低行驶中车轮的滑转率,车轮通过障碍物时整车滑转率最大降低6%,提升了星球车行驶能力。

摘要：我国工程教育改革对学生的综合能力提出了新要求,将复杂工程问题引入课堂是“新工科”建设发展思路落实到高校课程改革的重要环节。目前,如何将复杂工程问题和课堂教学相结合还没有明确路径。针对这一问题,本文以经典设计理论CK理论为基础,以知识建构与应用(“融”)与创新创造(“创”)为中心,构建了面向复杂工程问题解决的融创认知框架,并通过实例展示了基于融创认知框架的复杂工程教学问题设计与认知过程分析。融创认知框架为复杂工程问题的问题设计、教学指导、教学评估提供了新视角。

摘要：为了精确模拟化学非平衡气流在高速飞行器表面的多相催化反应过程,进而提高气动热的预测精度,基于反应动力学机理和硅基材料表面的微观物性参数,发展了一种用于模拟多步催化反应过程的运动学蒙特卡罗(KMC)模型,用于求解高焓离解气体在硅基材料表面的复合速率。模型将吸附、ER/LH复合、热解附四种微观反应过程考虑在内,并从碰撞频率和反应系数两个角度给出各反应的相对概率,作为KMC随机选取下一反应发生的依据。采用该模型计算的表面反应结果表明,LH复合反应具有明显的空间效应,该效应在高壁面温度条件下更明显,导致KMC模型预测的氧原子覆盖率低于基于均匀吸附表面假设的宏观模型的结果,且壁面温度越高相差越大。此外,研究发现ER和LH复合反应速率均随壁面温度的升高先增加后减小。KMC模型可以为宏观CFD计算提供更精确的催化壁面边界条件,用于气动热的精细化预测,为飞行器热防护系统的设计提供理论支撑。

摘要：针对水下回转体近壁面流动和脉动压力开展研究。首先综述了水下回转体近壁面数值模拟方法的研究现状,然后采用壁面模化大涡模拟方法模拟不同来流速度下水下回转体近壁面的湍流特性和壁面脉动压力,对涡结构、轴向速度和脉动压力等进行分析比较,并研究回转体首部湍流特性,最后探究不同入流条件对首部边界层内流动影响的机理。

摘要：基于黏流CFD方法研究迎浪工况下波长和波高对KCS船运动和外飘砰击的影响,分析砰击压力的时空分布及其与船舶垂向运动的关系。基于开源造波工具waves2Foam建立三维数值水池,采用naoe-FOAM-SJTU求解器中的重叠网格技术求解船舶在波浪中的运动。计算结果表明,船舶运动幅值随波长和波高的增大而增大,波长船长比为1时外飘砰击压力最大,外飘砰击压力随波高增大呈线性增大规律。集装箱船应尽量避免在波长接近船长的海况下航行。这项研究可为波浪中的船舶砰击载荷预报提供参考。

摘要：采用壁面模化大涡模拟方法,通过近壁面边界层内层流动的壁面应力模型模化处理以及边界层外层和远场流动直接数值求解,对均匀来流中的SUBOFF潜艇主体模型周围的流动进行数值模拟。分析模型平行中体监测点处的壁面脉动压力特性,获得壁面脉动压力的自功率谱密度曲线。平行中体区域的湍流边界层发展较为充分,不同测点处的脉动压力自功率谱密度变化基本相同,随频率增加而逐渐降低。

摘要：含坞舱船舶在波浪中作业时,坞舱内部的半开放水域波浪环境复杂多变,为避免小船进出坞舱时发生碰撞、搁浅等安全问题,需要对小船在坞舱内部的运动特性进行预报。参考美国黄蜂级两栖攻击舰建立含坞舱船舶与小船模型,采用重叠网格技术模拟小船在波浪中进入船舶坞舱的运动过程,对不同航速以及浪向角下小船的运动响应和受力特性进行研究,分析含坞舱船舶与小船间的相互作用。结果表明:小船进入船舶坞舱后的运动更加剧烈,船体兴波现象更加明显;低航速下小船的运动幅度更大,浪向角减小使小船的横摇运动幅值明显增大。本研究可为小船安全进出船舶坞舱的设计提供参考。

摘要：[目的]双层壳之间的舷间结构是声振动从耐压壳向轻外壳传递的重要桥梁,为降低对舰船振动声辐射水平的影响,提出一种双层声桥的舷间结构形式并开展声振传递特性研究。[方法]采用有限元方法建立舷间双层声桥的有限长双层圆柱壳振动声辐射模型,对比分析双层声桥与传统单层声桥结构的声振传递特点,揭示双层声桥结构形式、结构参数以及轴向分布间距等因素对声辐射和振动传递特性的影响规律。[结果]对比结果表明:双层圆柱壳间的双层声桥连接结构比传统单层声桥结构的降噪效果更好;双层圆柱壳间“2-1”型双层声桥结构模型的振动传递降低效果优于“1-2”型和“2-2”型,而3种不同的“1-1”型双层声桥连接结构的振动传递降低效果则较为相近;底层声桥肋板间距和横铺板宽度对双层壳体结构的振动传递降低效果的影响较大,而声桥层高的影响则较小;双层圆柱壳间双层声桥的轴向分布越紧密,其振动传递降低的效果越差。[结论]研究成果可为舰船舷间结构的减振降噪设计提供参考。

摘要：圆柱作为简单钝体,其绕流容易发生流动分离,涡脱落比较明显且具有强周期性,是典型的噪声预报研究对象。圆柱绕流可作为立管和锚链等工程装备研究的基础,该文采用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES),使用naoe-FOAM-SJTU求解器,模拟了二维圆柱绕流湍流流动,基于流声比拟方程分别比较了物面积分与可穿透积分面积分、不封闭可穿透积分面与封闭可穿透积分面的结果,并研究了积分面长度和宽度的最佳配置。该文设置了三个噪声测点,对测点处的压力进行快速傅立叶变换,得到声压级频谱结果,以获得最佳水动力噪声可穿透积分面配置,为提高水动力噪声预报精度奠定了基础。

摘要：在波浪与半潜式平台相互作用的情况下,波浪会沿着平台立柱爬升,并对平台立柱产生砰击作用。在极端情况下,波浪甚至可能砰击至平台下甲板,严重影响平台的安全。因此,对于半潜式平台设计来说,准确预测平台在波浪中的波浪爬升和砰击效应具有重要意义。采用无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU对波浪作用下的固定半潜式平台问题进行了数值研究,将MPS(moving particle semi-implicit)方法与GPU(graphics processing unit)并行加速技术相结合,并将其应用于规则波作用下的固定半潜式平台波浪爬升与波浪砰击问题的数值模拟。3种不同波高的规则波波浪被应用于半潜式平台数值模拟中,随着波高的增加,平台下甲板更多区域受到了波浪的砰击,同时平台设置的测压点处压力峰值也随之增大。