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高压水射流靶物分类识别三维显示技术及射流分流器的研究

张晶  
【摘要】:为了利用高压水射流快速有效识别靶物的形状和材质,要求喷嘴阵列的水射流冲击相同靶物时所产生的反射声信号特征值一致,因此必须研制具有合理结构的射流分流器,实现分流出来的各个喷嘴压力和流量完全相同。另一方面,为了实现排雷和探雷的一体化,还应能实现对靶物的三维实时显示。 本文针对课题涉及的射流分流器展开以下几方面的工作:分析了高压水射流技术和靶物探测技术的研究现状;阐述了分流器设计和正交实验的基本理论;对分流器进行结构设计和参数分析,并确定参数优化的正交实验表;对不同结构参数的分流器进行内部流场Gambit建模,并利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent进行数值模拟;从Fluent分析中导出并处理正交实验数据,确定分流器的较优结构参数;对较优结构参数的分流器进行加工,并对其进行实验验证。另一方面,针对靶物分类识别三维显示技术展开以下几方面的工作:分析了三维地图的研究现状;阐述靶物的形状识别和定位的基本理论,推导靶物形状识别定位算法;采用仿真的反射信号接入设计的三维地图显示软件,对靶物形状识别定位和实时显示进行了仿真验证。 仿真和实验结果表明,采用较优结构参数实际加工的分流器完全可以满足利用多喷嘴高压水射流进行靶物识别过程中对压力和流量均匀性的要求;采用的三维地图显示软件也能够较准确地识别靶物的形状和确定靶物的位置,并可以实现靶物探测过程中靶物的实时显示。这些研究成果为项目的进一步研究奠定了基础。


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