水面
關(guān)注創(chuàng)建者：嘆號 創(chuàng)建時(shí)間：2022-07-26
水面的視頻教程
石子撞擊水面流體案例仿真分析
ABAQUS通過動力學(xué)模塊，對石子撞擊水面過程進(jìn)行有限元仿真分析，更加直觀的看到石子落水的狀態(tài)及效果。本案例石子采用立方體代替，以5m/s的初速度自由落體運(yùn)動，撞擊水面并落入水中，可以看到水花濺起的效果。
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基于OpenRadioss的近水面水下爆炸氣泡脈動數(shù)值模擬
本文利用OpenRadioss精確復(fù)現(xiàn)了一個(gè)近水面的水下爆炸過程，與實(shí)驗(yàn)以及理論對照良好。研究過程不易，經(jīng)過了許多摸索才順利實(shí)現(xiàn)，在Hypermesh中的設(shè)置過程已經(jīng)仔細(xì)清晰的錄制在課程視頻中，可以少走彎路。
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Hm-ABAQUS氣泡上升至水面-cel流固耦合
? ?本課程仿照Usim的氣泡上升水面案例，采用hm進(jìn)行前處理，到ABAQUS CAE中進(jìn)行求解設(shè)置。打通了hm-ABAQUS cel流固耦合的通道，使得讀者可以利用hm的便利性，構(gòu)造任意結(jié)構(gòu)的cel流固耦合案例。并且結(jié)合該案例，講解了ABAQUS中cel流固耦合的基本操作，及注意事項(xiàng)。附件為cae文件 ABAQUS版本為2020版本，hm版本為2019.1版本
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水面的實(shí)例教程
一、引言
無人水面艇（USV）也稱為水面機(jī)器人，作為一種智能任務(wù)平臺，具有海上自主環(huán)境感知、認(rèn)知與行為能力，隨著船舶設(shè)計(jì)、自主導(dǎo)航、航行控制、無線通信和人工智能等專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，在國內(nèi)外逐漸進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，可承擔(dān)海洋資源探測、海洋環(huán)境調(diào)查、海洋運(yùn)輸、海上巡邏與搜救、反水雷與反潛、火力打擊等任務(wù)。美海軍的無人水面艇總體規(guī)劃了七類作戰(zhàn)使命：包括反水雷、反潛、海上安全、海面作戰(zhàn)、特種作戰(zhàn)、電子戰(zhàn)和海上攔截作戰(zhàn)。目前美國、以色列、歐洲與日本等西方國家的無人水面艇技術(shù)水平較高，而國內(nèi)的無人水面艇研發(fā)與應(yīng)用尚處于起步階段。
水面靶標(biāo)為反艦武器海上飛行試驗(yàn)提供水面模擬艦船目標(biāo)，給反艦武器提供水面艦船的雷達(dá)散射特性、雷達(dá)輻射特性、紅外特性及以上復(fù)合特性模擬；同時(shí)為脫靶量測量、過靶實(shí)況等觀測裝備和各種艦載主被動電子干擾裝備提供安裝平臺，完成反艦武器的過靶段的觀測任務(wù)和抗干擾性能考核。靶標(biāo)進(jìn)行海上試驗(yàn)保障時(shí)無人值守，其靶載設(shè)備的操作均為位于陸地遙控站或母艦上的操作人員遙控操作。水面靶標(biāo)使用時(shí)作為海面固定靶或者機(jī)動靶使用，在機(jī)動靶情況下為人工遙控航行。
二、無人水面艇在水面靶標(biāo)潛在應(yīng)用
由于海上使用環(huán)境的一致性以及工作時(shí)無人值守的共同特點(diǎn)，無人艇技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用于水面靶標(biāo)上有其先天的優(yōu)勢。特別是目前的水面機(jī)動靶，實(shí)際上已具備無人水面艇的雛形，無人艇所具備的自主能力不僅適合于水面靶標(biāo)應(yīng)用場合和使用需求，而且可以彌補(bǔ)目前水面靶標(biāo)存在的很多不足。如圖1所示，利用無人艇相關(guān)技術(shù)提高水面靶標(biāo)的保障能力有廣闊的應(yīng)用場景。
展開 一、引言
水面無人艇（USV）是一種按照任務(wù)需求搭載各種不同的功能模塊，自主或者半自主完成一系列任務(wù)的具有一定智能性，可高速航行于水面的小型水面船艇。無人駕駛船最早見于20世紀(jì)五六十年代出現(xiàn)的靶艇或掃雷艇，但僅限于在有人平臺的遙控范圍內(nèi)進(jìn)行水面作業(yè)。隨著衛(wèi)星定位與通訊技術(shù)、自主導(dǎo)航技術(shù)以及智能規(guī)劃和控制技術(shù)的進(jìn)步，作為海面任務(wù)平臺的無人艇使用范圍已拓展至遠(yuǎn)海區(qū)域。水面無人艇還未大規(guī)模應(yīng)用，目前主要集中在海上測繪、海上監(jiān)視偵察、反水雷戰(zhàn)等領(lǐng)域。未來，隨著裝備智能化程度的提升，水面無人艇將逐步具備獨(dú)立或協(xié)同遂行反潛、反艦等作戰(zhàn)任務(wù)的能力，在海上作戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。
二、國內(nèi)外水面無人艇發(fā)展現(xiàn)狀
目前，穩(wěn)步推進(jìn)水面無人艇研制的國家和地區(qū)主要包括美國、中國、俄羅斯、以色列、日本以及歐洲主要國家，趨向于發(fā)展反艦、反潛、反水雷和電子戰(zhàn)等能力于一體的多功能水面無人艇。
⒈國外發(fā)展現(xiàn)狀
美國海軍已經(jīng)研制并裝備了多個(gè)類型的水面無人艇，并針對未來發(fā)展制定了清晰的發(fā)展路線。“遙控獵雷系統(tǒng)”、“海狐”和“斯巴達(dá)偵察兵”已經(jīng)陸續(xù)服役，并積累了一定的無人艇使用經(jīng)驗(yàn)。
展開 朱健楠，虞夢苓，楊益新
(西北工業(yè)大學(xué) 航海學(xué)院，陜西 西安 710072)
摘 要：無人水面艇因其機(jī)動靈活，可替代人工進(jìn)行危險(xiǎn)領(lǐng)域作業(yè)等特點(diǎn)日益成為國內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)。在水面無人駕駛技術(shù)體系中，感知技術(shù)是核心，而現(xiàn)階段國內(nèi)外對其感知技術(shù)的研究仍處于起步階段。本文梳理了無人艇的研發(fā)進(jìn)程，圍繞感知技術(shù)的3個(gè)方面關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析與探討：基于水面無人艇的目標(biāo)檢測，主要包括面向避障的目標(biāo)檢測及面向作業(yè)的目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤、實(shí)時(shí)定位方法。最后考慮到無人艇感知技術(shù)在系統(tǒng)穩(wěn)定性及目標(biāo)檢測能力中面臨的挑戰(zhàn)，對無人艇感知技術(shù)存在的不足和未來的發(fā)展趨勢做出展望。
關(guān)鍵詞：無人水面艇；感知；路徑規(guī)劃；目標(biāo)檢測；目標(biāo)跟蹤；導(dǎo)航；定位
由于無人駕駛的發(fā)展，近幾年無人車和無人機(jī)已廣泛應(yīng)用于各種場景。與此同時(shí)，應(yīng)用于水面的無人艇(unmanned surface vehicles，USV)有望在未來代替人類發(fā)揮重要作用。近年來，無人艇被廣泛用于執(zhí)行多種軍事及非軍事任務(wù)，代替作業(yè)人員執(zhí)行危險(xiǎn)或耗時(shí)耗力的任務(wù)，在港口防護(hù)及艦船兵力保護(hù)、海上偵察監(jiān)視、反潛作戰(zhàn)、水上搜救、后勤補(bǔ)給、水質(zhì)監(jiān)測、水文采樣、海洋環(huán)境測繪、水域生態(tài)保護(hù)等方面發(fā)揮著重要作用，提高工作效能的同時(shí)也降低了作業(yè)人員的傷亡。
作為無人艇的創(chuàng)始者，以色列埃爾比特系統(tǒng)公司推出的“銀色馬林魚”具有劃時(shí)代的戰(zhàn)略意義[1]。隨后，無人艇SCOUT[2]、水面高速無人艇PROTECTOR[3]、測量雙體船海豚(MESSIN)[4]、無人艇ROBOAT[5]、無人艇JingHai-I[6]以及各種無人艇海上協(xié)議相繼推出[7]。近年來，各企業(yè)也陸續(xù)推出商用水面無人艇。Fraunhofer CML等8家機(jī)構(gòu)聯(lián)合開展海上智能無人駕駛航行網(wǎng)絡(luò)(MUNIN)計(jì)劃[8]。日本29家單位聯(lián)合組織開展“智能船舶應(yīng)用平臺(SSAP1)”項(xiàng)目。
展開 無人水面艇為無人駕駛水面船舶，由智能控制以達(dá)成自主駕駛，艇上配備先進(jìn)的武器系統(tǒng)、智能感知系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)等。其完成使命后，通常需要回收到搭載平臺上，以補(bǔ)充能源、下載數(shù)據(jù)、維護(hù)保養(yǎng)和重新設(shè)置使命。其執(zhí)行任務(wù)適應(yīng)能力非常強(qiáng)，且相關(guān)的研究依然在不斷深入。
一、研究背景與意義
近些年來，海洋環(huán)境保護(hù)等問題甚囂塵上，而且各軍事大國對于經(jīng)略海洋亦十分重視。我國應(yīng)積極探究無人水面艇的相關(guān)技術(shù)，以推動海洋開發(fā)，并保護(hù)海洋環(huán)境，同時(shí)保衛(wèi)海洋安全。提高收放過程的自動化程度，減少高海況下人為操作不便等不利因素，可為任務(wù)成功提供更好的保障，對該技術(shù)展開研究分析十分必要。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
無人水面艇收放技術(shù)，是指在將其放置水面和回收到母船的過程，其十分重視快速性、安全性和高效性、可靠性。經(jīng)對國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀分析，收放形式主要涵括了吊放式及滑道式2種收放型式，西方國家在該技術(shù)研究試驗(yàn)驗(yàn)證等方面領(lǐng)先于國內(nèi)。
展開 為了保證航運(yùn)的長期穩(wěn)定運(yùn)營，有必要研究船只通行對水面的影響，這便需要用到水動力模擬軟件對相關(guān)河道進(jìn)行仿真計(jì)算。
水面的最新內(nèi)容
然而，當(dāng)車企們瘋狂卷“大彩電”、卷8K分辨率、卷高通驍龍8295芯片算力時(shí)，一個(gè)殘酷的現(xiàn)實(shí)浮出水面：高溫暴曬后的卡頓、極寒天氣下的黑屏、長期顛簸后的觸控失靈，正在成為用戶投訴的重災(zāi)區(qū)。
當(dāng)“軟件定義汽車”成為共識，“可靠性定義安全” 的底線依然不可逾越。
無人系統(tǒng)全品類
微型無人機(jī)、無人潛航器、無人水面船、無人地面車、空天無人飛行器、靶機(jī)、飛艇等
2. 控制與導(dǎo)航
衛(wèi)星定位、飛控、地面控制站、駕駛儀處理器、伺服系統(tǒng)、仿真 / 測控 / 遙感 / 傳感器
3. 任務(wù)載荷設(shè)備
圖像 / 視頻 / 紅外探測、光學(xué)穩(wěn)定平臺、各類攝像機(jī)、雷達(dá)等
4. 動力能源
電源、發(fā)動機(jī)、電機(jī)、電池等配套
5.
例如，雨滴的運(yùn)動軌跡往往過于規(guī)則，水面反射缺乏自然變化，雨霧的層次感與遮擋效果也不夠真實(shí)。在光照模擬方面，游戲引擎常用的簡化模型（如Phong、Blinn-Phong）難以準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)車燈在濕滑路面上的復(fù)雜反射、路燈透過雨霧的散射等關(guān)鍵光學(xué)現(xiàn)象，而這些恰恰是夜間駕駛感知系統(tǒng)必須可靠應(yīng)對的場景。
數(shù)值模擬考慮了兩種TNT當(dāng)量（100 kg與 200 kg）及兩種爆炸深度（水面下12.5 m和25 m）的水下爆炸工況，實(shí)現(xiàn)了爆炸沖擊波-水體-壩體相互作用的完全耦合高精度模擬。模型完整再現(xiàn)了結(jié)構(gòu)從微損傷萌生、宏觀裂縫擴(kuò)展直至最終失穩(wěn)潰壩的全過程損傷演化，并特別計(jì)入了壩體損傷后庫水壓力的持續(xù)作用機(jī)制。研究結(jié)果表明：壩頂區(qū)域?yàn)榻Y(jié)構(gòu)最薄弱部位，損傷破壞易在此處萌生并發(fā)展。
2.4G遙控打窩船就是一種能通過無線遙控在水面自動航行、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投放餌料或牽引漁網(wǎng)的智能裝備??。相比傳統(tǒng)手拋式打窩方式，它最大的優(yōu)勢是“遠(yuǎn)程操作 + 精準(zhǔn)定位”——你站在岸邊，就能把餌料準(zhǔn)確撒到指定水域，避免驚擾魚群。
芯嶺技術(shù)XL2417D芯片是一款低功耗、高性能和高度集成的SoC，帶有2.4G收發(fā)器。
真正的數(shù)字化——肖特雜志4個(gè)月前
Wyrowski將此與觀察水面相比較：“如果你從上面直視游泳池，你可以看到游泳池的底部。另一方面，如果你在陽光明媚的日子潛入水池并沿著水面觀察，那么你會看到很多強(qiáng)烈的光反射。“覆蓋大視野（FoV）也很重要。在盡可能引導(dǎo)光波時(shí)，同時(shí)還要考慮通過大的眼框的不同眼睛位置或距離。包含多個(gè)視野的信息必須通過光導(dǎo)引導(dǎo)，然后再通過光柵耦合出來，以便將其提供給人眼 - 理想情況是以盡可能最均勻的方式。
EREDOS項(xiàng)目：涵蓋水道流場數(shù)值模擬5個(gè)月前
上游壓力流 (~ 120 m3/s)
圖6 下游自由水面流 (~ 120 m3/s)
圖7 流線圖 (~ 120 m3/s)
圖8 空氣率 (~ 120 m3/s)
水力分析結(jié)果
盡管測試中調(diào)整了多項(xiàng)參數(shù)（即使范圍很大），仿真結(jié)果顯示，此隧道最大計(jì)算流量依然穩(wěn)定在
通用機(jī)械場景，技術(shù)鄰提供科研級與實(shí)用級雙重案例：
案例 1：高速彈體入水流固耦合仿真（科研場景）
1) 需求背景：研究高速彈體入水瞬間的沖擊壓力、流體飛濺形態(tài)及彈體結(jié)構(gòu)響應(yīng)，為水下兵器設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐；
2) 核心難點(diǎn)：ALE 方法的坐標(biāo)系設(shè)置（選擇 “Eulerian” 描述流體，“Lagrangian” 描述彈體）、自由表面的捕捉（通過 “Volume Fraction” 功能跟蹤水面形態(tài)
在波濤洶涌的水面上，應(yīng)急救援無人船正成為搶險(xiǎn)救災(zāi)、水域巡查的重要力量。它們能抵達(dá)人力難以企及的危險(xiǎn)區(qū)域，執(zhí)行搜救、監(jiān)測、物資輸送等任務(wù)。然而，傳統(tǒng)充電方式卻嚴(yán)重制約了其工作效率——頻繁靠岸、人工插拔充電不僅耗時(shí)耗力，在惡劣天氣或急流環(huán)境中更可能增加任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。
數(shù)值模擬考慮了兩種TNT當(dāng)量（100 kg 與 200 kg） 及兩種爆炸深度（水面下12.5和25 m）的水下爆炸工況，實(shí)現(xiàn)了爆炸沖擊波-水體-壩體相互作用的完全耦合高精度模擬。模型完整再現(xiàn)了結(jié)構(gòu)從微損傷萌生、宏觀裂縫擴(kuò)展直至最終失穩(wěn)潰壩的全過程損傷演化，并特別計(jì)入了壩體損傷后庫水壓力的持續(xù)作用機(jī)制。研究結(jié)果表明：壩頂區(qū)域?yàn)榻Y(jié)構(gòu)最薄弱部位，損傷破壞易在此處萌生并發(fā)展。
