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全附体潜艇海面映波及目标特性仿真研究
| 论文题名： | 全附体潜艇海面映波及目标特性仿真研究 |
| 关键词： | 潜艇;海面映波;流场特征;激光雷达;映波识别 |
| 摘要： | 随着潜艇减振降噪技术的发展，增加了采用传统方式进行潜艇探测的难度，因此探索新的潜艇探测体制对于维护我国海洋安全意义重大，其中采用激光雷达对潜艇动力学尾迹的海面映波进行识别是一种脱离传统方式的新型探测体制。本文通过对全附体潜艇的动力学尾迹进行流场仿真计算；结合激光雷达成像、模式识别技术，对全附体潜艇动力学尾迹的海面映波及其目标特性进行仿真研究。 首先，采用气液交界面两相流动计算方法对于不同潜深、不同航速状态下的潜艇尾流流场进行了数值仿真，分析了无海面波浪状态下的不同潜艇运动参数下潜艇尾迹流动特征的空间演化规律，以及潜艇动力学尾迹海面映波的分布特征。计算结果表明，潜艇不同运动状态对潜艇尾迹的涡流影响明显，其动力学尾迹的海面映波幅值在一定尾流长度范围内急剧减小，并在更长的范围内维持基本稳定。 其次，采用造波模型对规则海浪波进行了流场仿真计算，并对规则海浪下的潜艇尾流进行了流场仿真计算，验证了将海面涌浪波高与无海浪情况下的潜艇尾流海面映波波高进行线性叠加，用于仿真有海浪情况下潜艇尾流海面映波的合理性。验证结果表明，采用线性叠加的方法模拟有海浪情况下的潜艇尾流海面映波具有很高的可行性，图像相似度高。 最后，通过改进Longuet-Higgins模型与分形海面模型相结合建立了随机海浪模型，分析了不同风场下海面波浪的波幅分布特征，发现风场参数对于不同尺度的波浪分布具有明显影响。对随机海浪条件下的潜艇尾流海面映波采用激光雷达强度像进行了分析，将80组有无随机海浪的潜艇海面映波强度像作为实验数据进行特征主成分分析（PCA）降维处理和误差逆向传播（BP）神经网络训练。证明在一定的海况下，对潜艇映波识别是有效的，但由于潜艇产生的波浪与随机海浪频率不同，潜艇映波的识别率与海况等级无绝对负相关性。 |
| 作者： | 许英豪 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 闫国军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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