摘要:

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摘要:针对典型浅海环境参数对声传播损失影响问题，提出了一种基于海底边界反射系数修正的改进耦合简正波–抛物方程模型，设计并开展了典型南海海域声传播损失测试试验，模型相对误差小于 4%、均方根误差小于 3 dB，验证了模型的准确性。接着，分别对声速剖面、海面海况、海底底质、海底地形 4 种海洋环境参数，设计了 5 种工况，进行仿真计算分析。得出声速剖面主要影响声会聚区的分布，负梯度下声会聚区能量多集中于海底和声源深度附近，而正梯度下声会聚区能量多集中于海面附近；浅海环境下声传播损失分布受海面海况、海底底质因素影响较大；海底地形是影响水下声传播损失的主要因素，海底斜坡既可以汇集声波能量，也可以使其发散。

摘要:高速航行时的水下航行器的水动力噪声问题一直尤为突出，水动力噪声分为流体脉动压力直接辐射声与流激噪声，流激噪声是结构表面受到湍流脉动压力引起结构振动产生的噪声。由于湍流扰动的随机性，表面脉动压力时空不均，在计算流激噪声时需要统计分析方法的介入。湍流边界层脉动压力的计算方法主要包括传统的半经验公式法计算和 CFD 流场分析计算，将二者相结合对流激噪声进行预报，在流场仿真中提取出频率波数谱预测模型所需的参数，分别使用有限元法和统计能量法代入并计算，对比结果与理论经验公式方法得到的结果，二者的噪声结果较为吻合。

摘要:旨在研究柔性支撑推进系统对桨–轴–艇耦合系统振动噪声的影响。建立柔性支撑推进系统–艇体耦合系统数值模型，基于有限元/边界元法计算螺旋桨纵向、水平及垂向激励力下柔性支撑推进系统–艇体耦合系统的声振特性，并与传统支撑方案进行对比分析。结果表明：艇体较大的辐射噪声主要由轴系–筏架耦合模态导致，合理提高筏架质量和刚度有利于降低艇体辐射噪声；相较于传统支撑，采用柔性支撑可明显降低艇体的辐射噪声，其中在螺旋桨纵向激励下降低 14.65 dB，水平激励下降低 4.48 dB，垂向激励下降低 8.36 dB。 采用柔性支撑推进系统可降低艇体辐射噪声，为桨–轴–艇耦合系统振动噪声控制提供指导。

摘要:针对声呐导流罩中低频段振动控制以提高其全频段声隐身性能问题，提出了一种基于条件自编码器的声子晶体结构逆向设计方法，在目标频段逆向设计出的具有带隙的声子晶体结构可作为夹芯结构芯层， 为声呐导流罩声振特性治理工作提供新思路。首先随机生成大量声子晶体周期单元，并提出 2 种策略扩充在目标频段内具有带隙的样本数量。针对有限元软件批量计算声子晶体结构带隙效率较低的问题，训练了卷积神经网络用于识别声子晶体是否具有带隙。最后，将声子晶体结构以及带隙分布作为训练集训练条件自编码器。结果显示：卷积神经网络对结构的带隙具有很好的识别效果，识别准确率可以达到 89%；条件自编码器能学习到人工周期结构的轴对称结构，生成的人工周期结构与原结构仅相差几个像素，且生成结构的带隙与原结构带隙误差小于 1%，说明该方法可以应用于声子晶体结构的逆向设计。

摘要:针对低频 ADCP 的测速精度标检试验室条件无法满足的问题，参考国家及行业标准要求，在千岛湖采用同步比测方式进行了国产低频 ADCP 流速测量精度标检试验。通过试验区域的深度初探，结合试跑阶段的回波分析确定了比测过程的层数、层厚以及交替工作间隔时间等参数，在试验区域进行了多航速折返比测试验。试验结果显示：由于水体悬浮物少等因素，千岛湖水域的流层回波强度整体偏弱，相对而言 ADCP 近底流层测量会受到比较强的底回波干扰；利用未受干扰的流层数据对比，国产 DVLⅡ-300kHz 型 ADCP 与同频率进口 ADCP 的剖面流速测量精度相当。

摘要:为降低搭载于水下移动平台的三轴磁通门传感器受到的平台磁干扰和传感器自身误差（三轴非正交误差、三轴灵敏度不一致误差和零偏误差）的影响，提出了一种基于改进粒子群优化算法的集成校正方法。在分析误差来源的基础上建立了误差校正数学模型，并利用 2 个仿真算例对校正方法的有效性进行了验证。仿真试验结果表明：与传统粒子群优化算法相比，改进算法具有更高的抗噪能力和求解精度；经过校正之后，由传感器自身误差和平台磁干扰引起的测量误差得到了有效压制。

摘要:电磁声源输出力大、体积小、易于实现超低频输出，在无人反水雷作战中具有显著优势。其动力学行为受到机械回复力和电磁力的耦合作用影响，当施加电流超过坍塌电流，电磁力将超过机械回复力， 就会发生吸和，造成声源的损坏。为准确描述电磁声源非线性动力学特性，预先评估坍塌电流，建立考虑动态漏磁系数的声源非线性动力学模型。通过三维有限元仿真计算动铁芯运动到不同位置处气隙的漏磁系数， 拟合得到动态漏磁系数。根据等效磁路法建立声源的改进电磁力模型，进而建立电磁声源非线性动力学模型。 通过 Runge-Kutta 算法计算得到阶跃激励下声源振动的位移和速度，绘制相平面图。研究稳定与失稳 2 种情况下的相轨迹的动态变化规律，为电磁声源的设计和控制提供理论支撑。

摘要:针对水声通信系统的隐蔽性缺乏客观、有效的评价手段，提出一种基于小波包变换提取信号特征向量并比较特征向量相似度的信号隐蔽性评价算法。为了区别截获信号和环境噪声，考虑从能量分布特征的角度，提取截获信号的特征参数。所提算法利用小波包变换具有更高的时频分辨率、自适应选择频带等特点，获取信号的小波包能量占比、小波包能量熵、小波包尺度熵，采用上述 3 个特征参数组成特征向量和利用余弦相似度算法判别信号隐蔽性。仿真实验和海试结果表明，所提方法得到的信号隐蔽性能基本符合实际信号隐蔽性能随信噪比变化规律，为隐蔽水声通信系统评估设计和水声对抗性能评级提供有效参考。

摘要:针对水下无人航行器（UUV）在浅水海洋环境下的悬停作业需求，提出一种基于非线性干扰观测器的 UUV 反演滑模深度控制算法。首先，根据全驱动 UUV 的悬停运动特性，建立五自由度及解耦的垂荡通道动力学模型。然后，采用非线性干扰观测器（NDO）对时变海浪扰动与模型的不确定进行有效估计，并证明了 NDO 的指数收敛特性。根据 UUV 的标称模型及 NDO 对扰动状态的估计，采用反演思路，设计了反演滑模控制器。通过引入双曲正切函数取代不连续切换函数，改进滑模趋近律，进而降低滑模的抖振效应。根据 Lyapunov 理论证明了系统的稳定性。最后，通过仿真实验验证了该控制算法的有效性与优越性。

摘要:在机器鱼设计过程中，鱼体、尾鳍的外形设计十分重要。为了研究流体阻力更小、推进效率更高的全鱼外形，以金枪鱼、海豚和旗鱼为仿生对象，建立了 3 种不同的机器鱼模型，运用动网格技术定义了边界条件，并用数值方法分析了 3 种模型在流场中的速度、鱼体受力等水动力性能。结果表明：旗鱼模型游动性能最好，相比于金枪鱼与海豚模型，行进过程中受到的阻力更小，且通过斯特罗哈尔数比较旗鱼模型推进效率更高；另一方面，新月鳍仿生鱼游动速度最高，是八字鳍仿生鱼的 2.2 倍左右，旗鱼新月鳍机器鱼具有更好的游动性能。计算结果对减小机器鱼流体阻力，提高其推进效率提供了较好的参考价值。

摘要:水下航行器出筒过程往往伴随着高温高速的水气多相混合流动，物理过程复杂多变，对航行器的发射动力、载荷以及出筒后的运动姿态等有着重要影响。以某水下航行器出筒发射为例，采用 CFD 方法开展高温燃气推进下水下航行器出筒发射数值模拟研究，通过不同网格密度下的水平方向位移和竖直方向位移比较，论证了数值模拟的收敛性。进一步利用所建立的数值模型模拟了不同初始发射倾角、不同横向来流作用下高温燃气推进下水下航行器出筒过程，得到了航行器出筒后的偏转角度和速度，明确了发射过程中的速度场与温度场的典型特征等，为水下热发射系统的设计提供指导。

摘要:水下目标检测在海洋生物研究、考古探索、军事防御等多领域广泛应用，随着人工智能快速发展，水下目标检测也朝着无人化、智能化发展。深度学习采用神经网络挖掘信息特征，在速度和精度上均表现出优异的性能，成为了计算机视觉技术的主流算法，然而水下环境复杂，将其应用于水下图像目标检测仍存在较大的挑战。水下目标各模态信息互补，特征丰富，有利于目标检测识别，因此结合应用场景调研现有技术，然后设计基于深度学习的多模态水下目标检测系统，同时对比分析了现有关键技术的优缺点，最后对多模态目标检测系统未来发展进行总结与展望，具有重要意义。

摘要:为研究船用柴油机的磁性补偿问题，采用有限元仿真方法来指导消磁设计工作。在地磁环境下， 利用 Ansys Maxwell 软件建立某型柴油机的有限元仿真模型，计算了柴油机感应磁场的空间分布，并测量了柴油机的磁场，仿真结果与测量结果进行对比，其误差不大于 10%，在工程应用允许的范围之内。采用补偿线圈的方式对柴油机的磁场进行补偿，通过优化设置补偿电流，柴油机的磁场最大值从 336 nT 减小到 50 nT， 降低约 85%。

摘要:猎雷是对抗智能引信水雷的重要方式，但受“战场环境、水雷情况、装备故障和装备运用”等因素的影响，猎雷效率较低。猎雷军士是执掌反水雷装备的第一人，提升猎雷军士的岗位核心胜任力对反水雷作战具有重要意义。围绕院校培养猎雷军士的现实需求，首先阐述了猎雷军士的岗位核心胜任力，并从特殊环境、潜在对手、装备特殊性能和特殊故障几个方面对猎雷特情进行了分析，在此基础上提出了基于模拟仿真技术加实际水域猎雷的特情复现训练方法。