声类比水下圆柱绕流声学特性研究

本文以三维刚性圆柱为研究对象,开展了基于大涡模拟和Lighthill声类比理论的混合数值模拟方法研究,确定了合适的声学计算模型参数。结合噪声频域特性和声学指向性,对比分析了不同雷诺数(Re=4.3×10~4、Re=1.0×10~5、Re=1.8×10~5和Re=2.5×10~5)、不同间距比(L/D=2、3、4和5)和不同排列方式(串联、并联和交错45°)下有限高单圆柱及双圆柱的水动力噪声特性,讨论了雷诺数、间距比以及排列方式对圆柱绕流水动力噪声的影响,为实现水下钝体和航行器流噪声的精确预报提供了详细的数值模拟方法指导。     

大型气垫船阻力特性仿真与影响因素分析

气垫船在实际航行过程中,海洋环境和装载条件都会对船体阻力产生影响,难以利用实验手段直接得到不同影响因素下的阻力特性。通过计算机建模将各阻力分量进行耦合,采用变步长4阶5级龙格库塔算法,建立了气垫船阻力模型。利用该模型进行仿真计算,并将所得到的结果与实艇试验反推数据进行对比分析,所建立的模型较好地反映了气垫船阻力特性。在此基础上,又将不同海洋环境和装载作为输入参数,得到了在不同影响因素下的阻力特性曲线。研究结果表明,相较其他因素而言,海况变化对气垫船阻力产生的变化影响最大。     

基于边缘计算的水面无人艇通信数据分发机制

为了提高水面无人艇(Unmanned Surface Vessel,USV)通信的实时性和数据分发效率,本文提出一种基于边缘计算的无人艇通信数据分发机制(Communication Data Distribution Mechanism,CDDM)。首先,本文设计了一种基于边缘计算的USV通信架构,解决了多USV与多边缘服务器接入与匹配问题。其次,该方法通过最优数据分发和最优压缩数据逐步提高网络实时性,采用贪婪算法对数据压缩率构建的最优数据分发方程进行求解,得到全局最优数据压缩率和最优数据分发矩阵。仿真实验结果表明,CDDM比传统云计算机制的实时性更好。与现有2种先进算法相比,提出的CDDM在实时性和信息交付均有较大提升。因此,本文提出的算法具有更好的USV通信数据分发能力。     

舰船一体化网络应用研究

为了提高舰船信息集成水平,推动舰船一体化网络技术的应用,本文分析国内外舰船网络的应用现状和发展趋势,通过对商用主流网络技术的舰载适用性分析,提出舰船一体化网络适合采用的技术体制,并给出舰船一体化网络应用建议,能为舰船一体化网络设计提供借鉴与参考。     

微生物诱导碳酸钙沉积加固土体的数值计算研究

微生物诱导碳酸钙(MICP)加固土体近年来得到越来越多的关注,其计算模型研究较少,且现有的计算模型主要考虑一维情况,也仅由一维砂柱模型验证,是否适用于二维及三维情况,尚需进一步研究.文中基于对流-扩散-反应方程,考虑菌液和化学试剂的注入、对流、扩散以及多组分化学反应,并结合碳酸钙结晶和沉积、注浆方法和压力等的影响,建立三维的MICP数值计算模型,并由试验结果验证.利用COMSOL数值软件,设定相关边界条件和初始条件,完成三维注浆的数值模拟计算.在建立对流-扩散-反应的模型时,主要是考虑总反应方程式,总反应的反应速率主要取决于尿素水解反应.计算结果表明,碳酸钙浓度分布在注浆管管孔附近碳酸钙浓度最大,向模型外边界逐渐降低,而且整个模型碳酸钙浓度分布较为均匀.     

两相流相互作用下的船模微气泡减阻性能数值仿真

基于两相流理论,对集装箱船船模进行微气泡减阻性能数值仿真研究。分析船模在不同喷气口位置、不同流体含气率、不同喷射速度和不同喷射角度下的流场分布和减阻效果。结果表明:当流体内的微气泡含量过高时,会增大船体的摩擦阻力,流体的含气率为10%～20%时有较好的减阻效果,喷气口在距离球鼻艏后缘约1/3船长附近具有较高的空气覆盖率,喷气口喷气方向垂直向下产生的减阻效果比喷气方向偏向船侧产生的减阻效果要好,且船速较高时可允许含气率较高的流体注入流场并增大减阻效果。     

面向深海钻井作业的波浪补偿关键技术研究

波浪补偿装置是深水钻井平台和钻井船必不可少的核心设备,文章研究了波浪补偿装置总体关键技术,根据高海情海况要求,确定钻井工况,完成总体结构研究和集成控制技术研究,形成高海情工况下研究方案,并进行位移补偿、受力补偿、减振补偿功能的仿真分析,通过试验对研究方案进行有效验证。     

大型海上风电机组扭振瞬态响应计算研究

针对波动性的空气扭转载荷会严重影响风电机组传动系统中关键部件使用寿命的问题,以某5MW海上直驱型风电机组传动系统为研究对象,建立了模拟真实风的风剪切、塔影效应、湍流效应的气动载荷模型,归纳了风电机组扭振分析的计算流程,结合简化的风电机组双质量模型得到了传动系统在不同风载荷模型作用下的瞬态扭振响应特性。结果表明:风剪切—塔影效应对于风电机组的瞬态扭振响应影响较小,而湍流风效应对风电机组的扭振响应较大。     

滨海电厂排水沉管设计及施工工艺

沉管法目前被广泛应用于滨海电厂排水工程,随着新工程的不断建设,新的设计理念不断涌现,施工工艺得到了不断发展和完善。依托国内外已建及在建沉管工程,针对排水沉管施工过程中的基础处理方法、接头处理方式及浮运安装工艺等相关技术难题进行了研究。归纳总结了排水沉管安装、回填、使用及检修过程中的受力工况,针对电厂排水沉管结构内力提出了一套系统的计算方法,采用国际上通用的有限元软件ANSYS实现了沉管全生命周期受力分析。通过对电厂排水沉管的关键技术及计算方法研究,为类似项目提供了参考和借鉴。