基于AQWA计算规则波中新型海工船的运动响应

本文应用三维势流理论的水动力软件AQWA分析一种新型工程船舶在波浪中的运动响应,新型船为改造的波兰中型集装箱船B-573,设计搭载Pram型艉和POD吊舱式推进系统的新型海工船.本文计算此船在规则波中不同浪向角条件下的六个自由度的频域和时域的运动响应,得到在不同浪向角下船体的响应振幅算子RAO,计算船舶顺浪下不同船速的垂荡RAO以及纵荡、垂荡和纵摇三个自由度的一阶、二阶波浪力,分析结果显示该新船型具有良好的耐波性.     

输入扰动对波动鳍推进性能影响的研究

输入扰动对波动鳍推进性能影响是一个新兴的研究领域。本文分析了高频率、小幅度和短波长的正弦波形叠加于波动鳍上时对波动鳍推进力的影响。建立运动学模型,利用四面体网格对计算区域进行划分,采用非耦合隐式求解器求解非定常不可压缩N-S方程和连续性方程。给出计算条件,并对算法给予验证。比较等波幅和变波幅两种正弦扰动波形下,波动鳍的无量纲阻力系数、阻力系数均值以及涡量场随周期(0.05 s、0.1 s、0.3 s、0.5 s、0.8 s)、幅度(0.0008 m、0.001 m、0.0015 m)和波长(0.002 m、0.008 m、0.012 m)的变化情况,从涡动力学角度对该影响进行解释。结果显示:输入扰动不仅影响了波动鳍前缘涡的传递,并对波动鳍周边及尾迹区域漩涡数量和强度产生了改变。除在特定条件外,输入扰动对波动鳍推进力产生负面影响,变波幅扰动的影响要大于等波幅情况。该研究可为波动鳍选择合适参数的输入扰动以提高推进力提供参考。     

基于概率密度演化的斜拉索多级变幅时变疲劳可靠度分析

拉索是斜拉桥的主要受力构件,在车辆、风等交变荷载作用下易发生多级变幅疲劳损伤,而经典可靠度方法预测多级变幅时变疲劳可靠度难度大且计算效率低。针对这一问题,提出一种高效的多级变幅斜拉索时变疲劳可靠度预测方法。基于Miner累积损伤理论,建立同时考虑荷载和材料随机性的变幅疲劳损伤概率演化模型;构建应力幅出现频率指标,解决多级变幅疲劳损伤演化过程中偏微分方程难以确定问题,通过概率密度演化方法精确计算多级变幅时变疲劳可靠度,并采用五级变幅材料试验数据和某桥梁斜拉索的模拟数据验证所提方法的可行性。结果表明:所提方法的计算效率远高于蒙特卡洛方法;在小概率失效时,其计算精度高于蒙特卡洛方法。     

Centrifuge modelling of pipe-soil interaction in clay with crust layer

Seabed in regions, such as the Gulf of Guinea and North West Shelf of Australia, may exhibit a crust layer where the undrained shear strength can be an order of magnitude higher than that of the immediately underlying sediment. This can complicate design of steel catenary risers, where fatigue depends on the cyclic vertical stiffness of the pipe-soil interaction. Potential punch-through of the riser into the underlying soft soil may invalidate design assumptions based on the pipe-soil stiffness within the crust layer. The long-term evolution of pipe-soil stiffness within the crust layer, which exhibits similar properties to an over-consolidated soil, is also poorly understood. This paper describes centrifuge model tests undertaken in a clay sample with a crust layer, simulating the punch-through process of a pipe under load control and investigating the pipe-soil stiffness during long-term cyclic loading tests under displacement control. Results confirm that the potential for punching-through the crust layer depends strongly on the relative ratio of pipe diameter to crust layer thickness. The long-term evolution of pipe-soil stiffness showed a steady increase after an initial remoulding stage in contractile soils (normally consolidated and lightly over-consolidated), but a steady reduction in the heavily over-consolidated, more dilatant, crust. The magnitude of pipe-soil stiffness changes (during both remoulding and reconsolidation) is governed by the over-consolidation ratio of the soil and the amplitude of the cyclic displacements. This study provides insights on the relevant cyclic stiffness to consider when assessing SCR fatigue life in over-consolidated soils and soils exhibiting a superficial crust layer.     

基于滑模变结构的船用永磁同步电机直接转矩控制

电力推进在船舶动力系统中应用得越来越多,本文对船用永磁同步电机直接转矩控制进行仿真研究.针对传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大,逆变器开关频率不稳定等问题,将滑模变结构控制策略引入.设计转矩和磁链2个滑模控制器,取代传统直接转矩控制中的2个滞环比较器,再运用空间矢量脉宽调制方法,控制电机运行.仿真结果表明这种控制策略能有效减小传统直接转矩控制存在的磁链和转矩脉动,实现逆变器开关频率恒定,并且对系统参数变化及外界扰动具有鲁棒性强的优点.     

基于NOVA的多孔材料吸声性能分析及优化

三聚氰胺泡沫是一种性能优良的多孔吸声材料.利用NOVA软件对三聚氰胺泡沫的吸声特性进行分析.首先将数值计算得到的多孔材料吸声系数与实测值比较,证明NOVA的预报结果具有可靠性.接着,分析了3种常见多孔材料的吸声系数曲线.最后,以材料厚度、密度、孔隙率和背面空腔厚度4个参数为因素,每个因素取4个水平,选用L16(45)正交表进行正交试验,找到了使材料平均吸声系数最高的因素水平组合,并通过方差分析发现,材料厚度和背后空腔厚度是影响三聚氰胺泡沫吸声性能的主要因素.     

高压共轨高速电磁阀自升压双电源驱动方法研究

在对现有高压共轨高速电磁阀驱动电路进行分析的基础上,提出了一种基于电磁阀自身的自升压方式,一方面把高速电磁阀关闭时本身储存的电能回收到储能电容中,另一方面在两缸工作间隙利用电磁阀线圈作为升压电路电感对储能电容进行能量补充,保证储能电容上的电压达到一个稳定状态。电路在保证实现双电压快速驱动的同时,使驱动结束的能量得到有效回收,同时省去外接专用升压电路所需要的电感部件,减小了电源电路的体积和设计成本,并且电控单元印制线路板的电磁兼容性设计易于保证。应用该方法对某高压共轨部件高速电磁阀进行试验,匹配出驱动参数,并进行稳定性试验验证,结果表明该方法能够满足工程应用需求。     

多普勒声学全向信标信号源设计

针对多普勒声学全向信标信号产生的需求,设计了一个多通道的非线性调频信号源,产生多路同步非线性调频。阐述了多普勒声学全向信标的原理,并以此提出信号源设计的需求。采用AD9954特有的RAM模式,产生了多路同步正弦调频信号发生器,给出了部分硬件和软件设计说明。经过湖上试验证明,所设计的信号源达到了系统要求,性能良好。     

新型长寿命沥青路面结构力学指标的正交分析

针对我国高速公路多采用半刚性基层沥青路面结构,国外多为柔性基层结构,提出复合式基层结构。通过引进国外长寿命路面设计理念,提出新型长寿命沥青路面结构的力学设计指标;运用正交试验方法,设计了正交表L_(32)(4~9),通过极差分析得出影响力学设计指标的最不利因素,提出路面结构的最优组合。     

双掺增钙渣、增钙粉煤灰水泥混凝土路用性能试验分析

首先对新型废料——增钙渣和增钙粉煤灰进行了物理化学性能分析,证明其活性优于普通混凝土。采用正交试验方法对双掺该材料的水泥混凝土的力学强度试验结果进行了极差和方差分析,得出了影响强度性能的因素。采用快冻法等规定的试验方法验证了双掺混凝土的抗冻、收缩、抗磨耗等路用耐久性能。对双掺混凝土的强度和耐久性机理进行了级配调整、改善界面性能、孔结构等3方面的理论分析。对比试验结果表明:双掺增钙渣、增钙灰混凝土的抗压、抗折强度、抗折弹性模量等力学指标达到重交通等级公路要求,抗冻性能、收缩性能与普通砂混凝土相当,抗磨耗性能超过了普通砂混凝土,证明双掺此种材料的水泥混凝土可以满足公路建设的需要,而且还可以减少环境污染,社会意义重大。