DPIV对圆柱绕流的研究及运动参考坐标系的转换

采用以氢气泡为示踪粒子的数学粒子图像测速技术(digital particle image velocimetry,DPIV)对三种不同雷诺数下的圆柱绕流进行了研究,分析了其涡量、流速分布及周期性等特点.一般DPIV拍摄时相机固定,可得出一种速度场分布.本文采用静止坐标,用简单的方法可以达到相机随流场移动的效果,DPIV处理结果可以看到一些更深入的情况.同时,将实验结果与计算结果及其它参考资料进行了比较,结果表明甚为一致.     

船模运动六分量的非接触式测试系统

采用目前工程领域应用广泛的非接触式测试技术,对船模六自由度运动量的测量进行了探索。利用类似DPIV(PIV)技术原理,通过追踪光源在屏幕的位移量来反映船模的运动量,消除了直接在船模自身加载仪器对其运动的约束影响。结合实际测试的数据结果进行了比较,证明了该系统的可信性。     

获取舰船液舱数字表面模型的数字立体摄影测量方法

采用非接触测量方法—数字立体摄影测量技术获取舰船液舱的数字表面模型(DSM)。摄影测量可在瞬间获取被测目标最大信息,得到大量点的三维坐标。介绍了纹理点投影,立体相机的组成,旋转(水平360°竖直90°)摄影的方式以及纹理点匹配得到点的三维坐标形成DSM的全过程。实验数据显示某船舱的DSM,论证了本文方法的可行性。     

热力学效应对非定常空化流动结构影响的实验研究

为了研究热力学效应对空化流动结构的影响,采用实验的方法研究了水温为6℃、25℃和45℃时绕水翼的非定常空化流场。利用高速全流场显示技术,观察了不同水温下绕水翼的空化流动形态,并利用数字粒子图像测速仪(DPIV)测量了其速度和涡量分布。结果表明:随着水温的升高,空穴区域减小,空穴长度减短。在相同的空化阶段,热力学效应对空泡的脱落周期影响较小,脱落周期基本不变。热力学效应对速度和涡量影响较大的区域主要集中在空化区域及其与主流区的交界面处。随着水温的升高,低速高脉动区域逐渐减小,且对应的速度值略有升高,导致速度梯度减小,湍流脉动强度降低。同时发现,涡量区域对应于流场中具有速度梯度的区域,上下涡量区域随着水温的升高减小,涡量值降低。     

基于DPDM技术的砂土直剪试验剪切过程的应力场分析

通过直剪半模试验,结合数字照相变形量测DPDM(The digital photogrammetry for deformation measurement)技术,对砂土在直剪试验中的应力应变场进行了分析。采用数码相机对半模试验过程中砂土的剪切面运动进行全程拍摄,应用DPDM技术对拍摄结果进行处理,得出土体的位移场云图,阐述单调加荷条件下直剪试验过程中土颗粒的轨迹运动以及剪切带的应力应变,对剪切过程中的土颗粒位移进行定量研究,为砂土在直剪剪切变形和土位移结构变化间的定量关系提出了一条可行的途径。     

低速大推力导管桨水动力性能预报及优化设计

为研究低速大推力导管桨水动力性能,应用商业软件Fluent,采用RANS方法结合k-ω湍流模型,开展了对原型和改型导管桨敞水状态下的数值计算。采用多运动参考坐标框架(MRF)技术,通过局部网格加密,来模拟桨叶和导管间的间隙流动。重点考察了设计工况点的水动力性能,压力分布等,通过计算分析,对导管桨(包括桨叶、导管以及前后定子)进行了优化设计。研究发现,导管桨在低速高负荷状态下,桨叶吸力面叶梢附近有很大的低压区。提高导管推力占比,可较大幅度提升推进效率。优化后置定子,能使效率得到一定提升。相关结果进行了试验验证,吻合良好,表明该数值研究方法可靠,具有广阔的工程应用前景。     

基于人工智能图像识别的散货码头天网智慧平台

为提高散货码头视频监控整合能力,降低生产安全管理成本,解决现场调度视频查阅困难、监控未能充分利用等问题,研发镇江港散货码头天网智慧平台。平台采用地图相机标定与不同监控相机特征点匹配的方法对港口现有监控系统进行优化。在现有监控相机的基础上,以地理坐标与监控相机图像特征点匹配关系、相机之间特征点匹配模型最佳映射约束为基础,构建港区地图与监控相机之间的坐标关系矩阵,实现地图与监控相机联动、异体枪机与球机联动。利用深度学习、卷积神经网络等人工智能技术与港区实际需求相结合,形成视频AI应用,实现对港区人员未穿工作服、人员闯入机动车道、车辆违停、车辆超速等违规行为进行自动检测报警。现场测试和使用结果表明:该系统在港区复杂的工况情况下,提高监控系统智能化水平和利用率,提高散货码头生产效率、管理水平和作业安全系数。     

红外视觉检测技术在内河船舶助航系统的应用

红外视觉显示技术已经在许多领域获得广泛应用,红外技术能够显著增强检测系统在夜间的应用能力,本文的研究对象主要是内河船舶航运系统,该系统对于整个航道的管理起着非常重要的作用。文中对内河船舶的运动特征进行数学建模,通过分析其航向特点,增强助航系统的控制能力,同时采用红外视觉检测技术,可以在夜间对船舶的航行状态进行监控,并通过助航系统实时显示出来,大大增强了系统的可用性。     

基于CFD-DEM方法的不同弯径比弯管中气固两相流动特性

为了研究不同弯径比弯管对气固两相流动特性的影响,采用计算流体力学CFD和离散单元法DEM耦合,对聚乙烯颗粒在不同弯径比水平-弯管输送中的运动特性进行数值模拟及试验验证.基于Eulerian坐标体系的κ-ε紊流模型,采用RANS方程对管内气流流场进行求解,并针对颗粒在管中的运动规律采用EDEM中Eulerian坐标法进行分析,将该CFDDEM耦合并行模型应用于气固两相流动的数值模拟中,定性分析颗粒的运动轨迹,定量分析颗粒碰撞数,体积分数和气体速度分布.结果表明:该CFD-DEM耦合并行模型能较好地模拟气固两相流动行为,随着弯管弯径比的增大,弯管中颗粒受到的离心力作用时间增长,并且不容易发生分散,同时,弯管中颗粒的碰撞数量增加;在竖直管中,颗粒首先沿管壁外侧分布,然后向内侧移动,最后沿管中心对称分布;弯管中的气相速度呈现内侧高于外侧的情况.     

大型重载无动力船舶的助力搬运机器人系统

传统重载无动力船舶的助力搬运机器人搬运速率较差,对此设计船舶搬运机器人系统。利用六轴垂直多关节技术,设计助理搬运机器人整体结构,利用相机小孔成像模型,根据搬运目标通过相机中心点投射到平面的成像,完善搬运机器人视觉定位,最后利用坐标定位算法,将助力搬运机器人关节坐标转化为圆柱坐标,实现助理搬运机人高速率搬运。实验证明,设计的助力搬运机人和传统搬运机器人相比,单位时间内搬运的货品重量多1.7 t,固定重量货品搬运时间缩短1.25 min,可以有效提高对大型重载无动力船舶货品的搬运速率。     

福建大唐宁德码头工程航道轴线的选择

根据工程所在海域流场观测资料及流场数模分析结果,结合风、浪等自然条件及现有海域航道通航条件,提出工程进港航道轴线,并根据流场、船舶航行条件、航道疏竣工程量等因素对航道轴线进行比选,确定合理的进港航道轴线。     

"南方莫娜"轮海损轴系修复的技术攻关

文章介绍了轴系调正的过程,其中轴系测量工具、作业空间狭窄和受损坏严重部位,不能以常规修理方法来修正,我们大胆采用新工艺,对测量工具、镗孔设备的改良,并尝试成功,效果显著,且技术含量较高,此经验可供同类修理工程参考运用。     

高坝枢纽新建通航建筑物轴线及通航条件研究

针对山区已建高坝枢纽新建通航建筑物轴线布置受河道窄、水头高、电站泄流及已有建筑物影响等条件限制的问题,依托贵州清水江白市水电站枢纽新建通航建筑物工程,采用1∶100正态整体水工模型与自航遥控船模相结合的技术手段,对多条轴线布置方案进行通航水流条件及船舶航行操控研究与优化。试验结果表明,右岸轴线布置方案通航水流条件及船舶航行状态均较好,为推荐方案。研究成果解决了工程关键问题,可供类似已建高坝水利枢纽新建或扩建通航建筑物工程参考借鉴。     

静水压力对水下环肋圆柱壳输入功率流的影响

研究了考虑静水压力时水下环肋圆柱壳在周向余弦线分布力激励下的输入功率流特性。圆柱壳体和外流场的振动分别由Flügge壳体方程和Helmholtz波动方程描述,静水压力的影响以额外应力的形式计入壳体振动方程当中。探讨了静水压力对输入功率流的影响。结果表明外部静水压力使输入功率流曲线沿频率轴往左移动,即往低频方向移动。静水压力越大,影响越大;周向模态数越大,影响越大。文中结果对水下环肋圆柱壳的振动与噪声控制有一定的指导意义。     

基于等效截面的复合材料板格弯曲正应力计算方法

复合材料板格作为复合材料基本板架结构力学性能的最小分析单元,是由不同厚度、不同材料和不同铺设角度的单层板叠合而成。利用材料力学理论和经典复合材料层合板理论,推导一般情况下的复合材料板格中性轴位置控制方程,并采用等效截面方法,提出复合材料板格各单层弯曲正应力的计算公式。复合材料板格各单层的最大正应力由模量比和距中性轴位置共同决定。此公式形式上和各向同性材料弯曲正应力的计算公式一致,从而将弯曲正应力计算公式由各向同性材料扩展到各向异性材料,为掌握复合材料板架结构应力水平提供方便。此公式形式简洁,便于工程应用。     

增强长江口北槽航道内水流冲刷能力的工程措施探讨*

基于试验数据对增强长江口北槽航道内水流冲刷能力进行探讨,结果表明：试图仅通过实施丁坝工程来调整北 槽中段地形使天然深泓与目前航道轴线位置吻合是行不通的;若要达到较显著的冲刷效果,新建丁坝宜布置在靠近主流的 深水区,此外在北槽中段北侧加密丁坝亦有显著作用;若想进一步增强北槽中段航道内的水流冲刷能力,宜综合采取新建 丁坝工程和航道轴线调整的措施,仅仅依靠加长丁坝,很难较好地增强该段航道内的水流冲刷能力。     

一种用于船舶气象仪的电子罗盘设计

本文以三轴电子罗盘测量基本原理和计算方法为基准,以XMEGA128A1微处理器、内部集成三轴加速度分量和三轴地磁场分量输出的集成芯片LSM303C为硬件电路核心,利用三轴加速度分量计算俯仰角、横滚角补偿电子罗盘的测量方式,运用CORDIC算法实现在微处理器XMEGA128A1上对罗盘进行倾角补偿计算,获得准确的方位角。实验结果表明,此方法设计的电子罗盘精度高、响应快,体积小,能较好为船舶气象设备提供准确的方位角信息。     

流场实景可视化在水运工程中的应用研究

在水运工程水动力数值模拟可视化中融入地理实景,能丰富视景信息,达到直观显示的目的。文章以Google地球软件(Google earth)作为虚拟场景的图形平台,对二维水动力数值计算流场进行动画仿真,实现了对数模计算成果的实景可视化。为实现实景可视化,首先要获取Google地球软件的视图窗口句柄,用Windows API通过自编程序对Google地球软件进行控制,然后在特定视角下既有的地理要素中融入实测地形图,依顺序在虚拟场景中分层绘制并显示逐时刻流场矢量图,从而实现流场动画。采用对局部屏幕图像截取方法获得不同时刻流场图像,将不同时刻的图像文件作为关键帧压缩编码生成动态影像文件。以实际人工岛建设工程项目为例,展示了实景动画可视化显示效果。     

回流区水流运动二维数值模拟

建立了基于无结构网格有限体积法的平面二维水流数学模型.数值方法上,采用有限体积法离散方程,并采用基于黎曼解的Osher格式计算有限体积界面通量:采用三角形单元对计算区域进行剖分;提出了一种确定紊动黏滞系数的方法.用此模型对平面上突扩引起的回流区竖轴环流进行了模拟,流速断面分布的计算结果与实测结果接近,再现了因主、副流剪切层不稳定引起的涡脱落、涡向下游输移以及被竖轴环流吞并的过程,预报了回流区的水面共振现象.     

人/椅系统外流场的数值模拟

采用数值模拟方法对典型钝头体模型二维半圆柱外绕流进行数值模拟,并将数值模拟结果与实验值进行对比、修正;再应用于人/椅救生系统外流场的计算,并对计算结果进行分析、讨论,提出系统设计时工程指导意见。