New method for predicting full-scale power performance of pumpjet propulsion system based on statistical learning北大核心CSCD

[目的]针对“适配于螺旋桨的船尾线型+泵喷推进器”构成的船舶泵喷推进系统,提出一种基于统计学习的实船快速性预报新方法。[方法]以某大型水面船舶泵喷推进系统为对象,通过神经网络学习典型推进泵的推力系数图谱曲线,综合运用船-桨配合时的K_(T)-J曲线和船体-喷泵配合时的推力特性曲线,建立“仅需船舶阻力曲线就能实现船舶泵喷推进系统实船快速性预报”的新方法,并基于船模阻力试验、泵喷模型敞水试验及船体-泵喷自航试验的测量换算结果对实船推进性能的预报结果开展精度校验。[结果]校验结果表明:在航速18~30 kn范围内,船舶泵喷推进系统的自航转速、推力和功率的预报误差可控制在5.4%以内,其中设计航速附近的误差甚至小于2%;船体-泵喷的相互作用程度介于船-桨与船体-喷泵之间且幅值相对较小,推力减额系数为趋向于0的极小值,故船舶泵喷推进系统是介于桨轴推进系统和喷水推进系统之间的产物。[结论]该预报方法有利于提升船舶泵喷推进系统实船快速性预报的能力,可为新型舰艇泵类推进系统总体设计/研究提供参考。     

对转桨水动力性能实时预报方法

为了实现对转桨水动力性能实时预报，基于BP神经网络构建对转桨水动力性能预报模型。首先，采用低阶速度势边界元法建立对转桨水动力性能预报模型，通过调整来流速度和前后桨转速开展对转桨水动力性能多工况计算，从而获得构建神经网络所需的样本空间。建立适用于对转桨水动力性能预报的神经网络架构，通过训练使其具备良好的泛化能力。以某组对转桨为研究对象开展水动力性能实时预报方法研究，结果表明，采用BP神经网络预报模型可获得与边界元法精度相当的预报结果，但该模型与边界元法相比计算所耗时间可以忽略不计，可有效实现对转桨水动力性能实时、快速预报。     

CACC车头时距与混合交通流稳定性的解析关系

研究协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC)车头时距对不同CACC比例下混合交通流稳定性的影响关系，进而为CACC车头时距设计提供参考. 应用优化速度模型(Optimal Velocity Model，OVM)作为手动车辆的跟驰模型，PATH真车实验标定的模型作为CACC车辆的跟驰模型. 基于传递函数理论，推导混合交通流稳定性判别条件，计算关于CACC比例与平衡态速度的混合交通流稳定域. 分析混合交通流在任意速度下稳定所需满足的临界CACC比例与CACC车头时距的解析关系，提出随CACC比例增加的可变 CACC车头时距设计策略，并通过数值仿真实验验证所提可变CACC车头时距策略的正确性. 研究结果表明：在所提可变CACC车头时距策略下，CACC车头时距随CACC比例增加而逐渐降低，避免取值较大影响混合交通流通行能力的提升；当CACC比例大于35%时，混合交通流在任意速度下稳定.研究结果可为大规模CACC真车实验的实施提供理论设计参考.     

调距桨桨毂机构设计

文章介绍了一种船用调距桨的桨毂机构设计方法,将工程机械设计方法和软件设计方法相结合,完成桨毂机构选型和桨毂主要零件的强度校核,以满足设计周期最短和设计方案最优的需求,从而帮助设计人员有效提高设计质量、加快设计进度、避免重复计算。     

双盾构隧道小净距上跨引水洞掘进过程风险分析

杭州地铁SG3-3号线支线双盾构隧道上跨杭千(杭州-千岛湖)引水洞,竖向最小净距为3. 03m。利用ABAQUS2018有限元分析软件对盾构机跨越引水洞掘进过程中的双盾构隧道开挖支护进行全程仿真计算,并将计算数据与理论计算结果进行对比分析。结果表明,盾构双隧道开挖完成后,双隧道顶拱产生较大的沉降,最大沉降量为13. 2mm。双盾构隧道掌子面掘进至引水洞临近位置,下伏引水洞管片产生微小下沉,掘进至交叉断面正上方则开始上浮,并且上浮量随双线盾构隧道继续掘进而增大,最大上浮量为1. 29mm(属安全范围),开挖完毕后,管片上浮量有所回落并趋于稳定。     

船舶推进电机运动控制系统仿真研究

船舶推进电机运动控制系统作为电力推进船舶的核心部分,对其进行建模与仿真分析具有重要意义。针对电机微分方程组数值稳定问题,分析不同方法下的数值稳定域,引入牛顿拉夫逊法求解矢量控制下经梯形法差分化的方程组。结合螺旋桨敞水特性曲线以及实例船舶阻力计算,建立螺旋桨负载和永磁推进电机矢量控制的运动模型。基于Matlab软件编写船机桨不同工况下启航的仿真程序,分析部分典型工况下的变化曲线。仿真结果证明了本文采用模型的正确性,在此模型上可简单快捷增加控制算法,为后续研究提供理论依据。     

船、机、桨动力耦合可视化系统设计与实现

为了实现船、机、桨之间匹配关系的可视化及实现MATLAB在船舶动力系统计算中的应用,基于船、机、桨动力匹配关系,利用向量计算方法在Simulink平台设计了一套船、机、桨瞬态仿真系统,并在MATLAB GUI中设计了可视化仿真控制台.系统中,基于S函数对Simulink模块进行了二次开发,增强了数值关系的表现效果.仿真系统正确地预测了船、机、桨匹配中各个参数的变化趋势,并且可有效地帮助轮机管理人员理解船、机、桨之间的复杂耦合关系.     

气囊隔振器耐压强度研究

目前常用的气囊隔振器主要分为囊式和膜式结构气囊,两者从几何上皆可简化为一种轴对称旋转壳结构.本文以薄壳无距理论建立两者统一力学模型,求解出平衡状态下囊体的内力表达式;建立囊体帘线骨架层复合材料模型,利用应力转轴公式和Tsai-Hill强度理论进行失效分析,推导出气囊耐压强度表达式;为保证囊体耐压强度,优化设计帘线缠绕角,推导出最佳缠绕角表达式;试验结果表明,气囊隔振器的爆破压力与理论计算值基本吻合,验证了理论模型的有效性.研究结果可为气囊隔振器的可靠性设计提供理论指导.     

移动闭塞系统区间通过能力分析及参数计算

移动闭塞条件下“闭塞分区”呈现出“移动”和“长度变化”的特征,其区间通过能力的计算较固定闭塞系统更加复杂。本文建立了移动闭塞系统区间通过能力的数学模型,对区间通过能力与列车追踪运行速度、跟驰车距和列车性能等参数之间的相互关系进行了定性、定量分析,并就关鍵参数的计算方法进行了深入的讨论,对移动闭塞条件下的列车运行控制与行车组织有一定的参考价值。     

3洞小净距隧道围岩压力计算方法

针对3洞小净距隧道围岩压力计算问题,基于普氏平衡拱理论,将围岩压力看作单洞隧道的基本压力与相邻隧道开挖引起的附加压力之和,提出适用于3洞小净距隧道的围岩压力计算方法;根据该计算方法研究不同岩柱厚度、开挖跨度和开挖高度对围岩压力的影响规律,并将该计算方法应用于确定八达岭长城站3洞小净距隧道围岩压力。结果表明:随着岩柱厚度的增加,围岩压力不断减小,当岩柱厚度达到某一值时,围岩压力与单洞隧道相同;岩柱厚度、边洞跨度和中洞高度变化影响整体围岩压力,中洞跨度和边洞高度仅影响各自单洞围岩压力;3洞小净距隧道的最优开挖顺序为"先边洞、后中洞",中洞围岩压力大于边洞,应力值最大点为中洞顶部。施工中应注意中洞围岩稳定,采取有效的措施对岩柱区域进行加固。