高效无尘喷砂除锈器气固两相流运动特性分析

为分析爬壁除锈机器人的无尘喷砂除锈器中空气和磨料气固两相流的运动特性,基于欧拉-拉格朗日方法的离散相颗粒模型,建立了喷砂除锈器有限元模拟模型。仿真结果表明：进气压力增大时,磨料对工件表面的冲蚀作用略微加强;随着进砂量的增大,对弯管接头的磨损和对工件表面的冲蚀作用都增强;当真空负压开启后,回收效果显著提升,0.045MPa时基本可以实现喷砂过程的无尘化,但负压大于0.045 MPa时,磨料回收效果提升不明显,但对工件的冲蚀效果减弱。实船应用表明：在最优化参数下,除锈后表面清洁度可达到SA2.5级,粗糙度达到44μm,验证了无尘喷砂除锈器气固两相流模型的正确性,为后续的除锈器结构优化设计、工艺参数优化提供了良好的支撑和指导。     

面向扫砂工艺的钢板表面喷砂处理特性试验

基于自循环式喷吸砂设备,搭建自循环式喷砂工艺试验平台,对实现轻度喷砂的工艺参数进行研究,探索不同喷砂压力、喷砂速度条件下的钢板表面特性。结果表明,钢板表面粗糙度随着喷砂压力的增大而逐渐增大,随着喷砂速度的增大而逐渐减小。研究方法及结果可为船舶分段二次表面处理的实施提供借鉴。     

基于OpenFOAM的礁坪上波浪底部切应力数值模拟研究

文章基于OpenFOAM的两相流求解器OlaFlow建立了考虑壁面函数边界条件的礁盘地形数值波浪水槽，利用礁盘地形上波浪传播物模试验结果验证了所建数模的可靠性。通过验证后的模型进行了不同入射波要素和水深条件下波浪在礁盘地形上传播的数值模拟，分析了波浪底部切应力在礁坪上的沿程变化，以及相对水深、入射波高和波周期对波浪底部切应力的影响。结果表明：随着礁坪上相对水深的增大，向岸和离岸切应力呈减小趋势；随着入射波高和周期增大，向岸和离岸切应力呈增大趋势；向岸切应力最大值主要出现在礁缘后方，随入射波周期增大，向岸切应力最大值出现位置向礁缘后方移动；离岸切应力最大值主要出现在礁缘处。     

陶瓷—金属二次部分瞬间液相连接接头残余应力分析

利用热弹塑性有限元方法，模拟分析了Si3N4陶瓷与Ni合金进行二次部分瞬间液相连接接头残余应力分布状态和中间层对此连接接头应力分布的影响。结果表明：在靠近连接界面附近的陶瓷外表面存在最大拉伸应力；有中间过渡层的接头应力出现大幅度的降低。分析认为：陶瓷与金属之间热膨胀系数的重大差异是导致残余应力的主要原因；采用中间过渡层能缓和接头的残余应力，提高接头强度。     

高温载荷下带隔热层加筋板结构热力响应研究

隔热材料在船舶领域应用广泛，起到良好的稳定舱室温度的作用，但目前对带隔热层加筋板结构热力响应的研究较少。基于热弹性力学，采用直接热力耦合的方法对有隔热层的加筋板在高温载荷作用下的结构热力响应进行数值模拟，确定了更合理的带隔热层加筋板结构热力分析方法，研究了隔热材料的厚度、导热系数和热膨胀系数对加筋板结构温度场和热应力场的影响；计算了将隔热层覆盖区域进行绝热处理时加筋板结构热力响应结果，并与考虑隔热层的复杂模型热力响应结果进行对比分析。结果表明：有无隔热层对加筋板结构的热力响应结果有极大影响，继续增加隔热层厚度，结构的温度和应力均会增大；隔热材料的热膨胀系数在一定范围内对结构的温度结果和应力结果影响很小；将隔热层覆盖区域进行绝热处理后，结构的温度和应力有所增大，各特征点等效应力最多增大了9.42%，绝热简化模型的计算结果相对保守。研究结果可为船舶结构设计和安全性分析提供技术支撑。     

闭环喷砂系统应用可行性分析与设计

闭环喷砂系统具有以下优点：1)储气罐集中供气，便于使用和维护；2)可远程控制操作；3)磨料自动循环；4)操作安全。     

激光淬火齿轮的疲劳寿命和耐磨性试验研究

介绍了激光淬火齿轮的疲劳寿命试验，激光淬火齿轮与调质齿轮的疲劳寿命对比试验，抗剥落试验，以及激光淬火齿轮表面残余应力的测定等；分析了影响齿轮激光淬火抗疲劳破坏和耐磨损的因素；提出激光淬火齿轮疲劳寿命大大高于常规淬火齿轮。     

激光除锈在船舶分段除锈中的应用

针对绿色造船技术发展对船舶分段清理除锈的工艺需求，研究船舶分段激光除锈技术。对不同表面状况的船舶分段试验样板开展激光除锈试验，在清洗效果、作业环境和投资运营成本等方面，与传统的喷砂除锈进行对比，分析激光除锈效果及适用性。结果表明，激光除锈技术应用于船舶分段除锈，具有能耗低、污染小、工作环境好等优点。激光除锈可为船舶分段除锈提供一种新的方法。     

大型疏浚泥泵固液两相流场特性的数值模拟分析

基于欧拉双流体模型对绞吸挖泥船大型泥泵进行固液两相流的非定常数值模拟计算，通过对比分析颗粒粒径、颗粒浓度、颗粒密度对两相流线、固相颗粒浓度分布等流场特性的影响，为提高疏浚泥泵的优化设计提供指导。模拟结果表明，颗粒物理特性对液相流线分布的影响较小，随着颗粒粒径增大，液相对固相的带动作用减弱；随着颗粒密度的增大，液相对固相的带动作用未减弱；随着颗粒浓度增大，液相对固相的带动作用增强；随着粒径和密度增大，颗粒分布不均性加强；随着颗粒浓度的增大，颗粒浓度分布均匀性加强，靠近叶片壁面浓度明显增大。对比了两种泥泵流道的颗粒浓度分布，通过叶轮流道的优化设计，可以减少颗粒在流道表面的集聚，降低泥泵磨损。     

在紫铜上电火花沉积Ni/金属陶瓷涂层的工艺研究

为了探索电阻点焊电极端面Ni/金属陶瓷涂层的最佳沉积工艺,采用电火花沉积技术在紫铜上沉积Ni/金属陶瓷涂层,研究了工艺参数对沉积速率的影响.实验结果表明:随着沉积电压和电流的增大,沉积速率增大,电压对沉积速率的影响更为明显；但过大的沉积电压和电流将导致涂层表面粗糙度增大,同时出现飞溅和表面氧化；随着沉积电容的增大,沉积...     

LNG船液舱预冷中甲烷双液滴自然对流传热特性分析

针对液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）船液舱喷雾预冷过程中上下垂直的双液滴在自然对流条件下同种蒸汽中液滴之间影响研究的欠缺，运用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法，基于气液界面能量守恒原理，对不同温差、粒径和相对距离条件下甲烷双液滴自然对流传热特性进行分析。研究结果表明：液滴表面热流密度、传热量和质量蒸发率随温差10～190 K的增大而线性增大；液滴表面热流密度随粒径0.1～2.5 mm的增加先快速减小后缓慢减小，传热量和质量蒸发率随粒径的增加而快速增加；上液滴表面热流密度、传热量和质量蒸发率随相对距离10～70的增加基本不变，下液滴表面热流密度、传热量和质量蒸发率随相对距离10～70的增加而缓慢增加。     

斜流作用下清洗机器人流场大涡模拟

针对清洗机器人受水流作用的工作稳定性问题，采用大涡模拟方法对雷诺数Re分别为300、3 000、30 000等3种来流条件下的水下机器人流场动力学特性进行数值模拟，分析其时均流场、瞬态涡结构和受力特性。结果表明：紧贴船壳壁面的水下机器人周围流场稳定性很高，壁面效应使机器人尾涡脱落受到抑制；随雷诺数增加，流体边界层厚度减小，阻力系数和侧向力系数逐渐增大；雷诺数为30 000时，阻力系数为0.53，侧向力系数为0.28，侧向力控制是水下机器人后续研究的重点。研究结果能为清洗机器人工作过程的稳定性研究提供理论依据。     

三维移动式钢板高频感应加热成形电磁-热-力全耦合有限元建模研究

文章基于ANSYS-APDL语言,建立了三维移动式钢板高频感应加热成形电磁—热—力多物理场耦合有限元模型,并使用线圈单元选取法实现了感应线圈热源模型的移动。文中采用此模型研究了Q345钢板在不同加热功率下的变形情况,得到如下结论：钢板加热时受热不均匀,加热区上下表面温差很大最后阶段出现端部效应;随着加热功率的增大,钢板表面瞬时最高温度也增大;加热过程中钢板最大压应力出现在上表面加热区前端,最大拉应力出现在钢板上表面加热区的前方;冷却后钢板最大压应力出现在加热线末端,最大拉应力出现在加热线中段区域;开始时加热区上翘,已加热区冷却下凹,当热源接近末端时,已加热变形区上翘,钢板经过冷却后,整体下凹;随着加热功率的增大,加热区域Y方向变形 Uy越大,钢板弯曲角度线性增大,曲率半径先减小后趋于定值;改进后模型的模拟结果与相同实验参数下的实验结果基本吻合,与传统模拟方法相比更接近实验结果。     

高桩框架式码头结构的温度效应影响分析

随着国内三峡大坝蓄水工程、白鹤滩水电站的建设，大坝上游的河道水位变化增大，导致高桩框架式码头的框架高度增加，其结构段尺寸也随之增加，温度对结构的影响随着结构尺寸的增加而增大。结合云南省东川港建设项目一期工程格勒旅游中心码头工程，采用ANSYS有限元软件建立温度应力作用下的高桩框架式码头实体模型，研究温度变化对结构造成的不利影响，同时研究了水平撑对结构温度效应的影响。结果表明：季节性升温后，结构最不利位置位于上层梁及顶板下部，该区域拉应力较大，可能出现混凝土拉裂破坏；季节性降温后，结构最不利位置位于底梁；在结构中设置水平撑能够有效降低结构的温度应力。     

半刚性基层裂缝稳定性相关因素研究

利用线弹性断裂力学理论和有限元法计算裂纹尖端应力强度因子。并且通过线性回归分析，建立相关因素与对应裂纹尖端应力强度因子的数学模型，指出随着裂纹长度的增加、面层厚度的增大、基层模量的增长，应力强度因子是增大的，随着面层模量的增加，应力强度因子是降低的。提出适当增加面层厚度以及适当降低基层模量，是延长路面使用寿命行之有效的措施。     

锚链表面抛丸立式清理设备的设计与研制

锚链表面执丸立式清理设备是我院为锚链生产厂和船舶修造厂设计研制的锚链表面清理设备。本设备为立式清理设备，可对各种规格的焊接锚链和铸钢锚链进行表面抛丸清理，可使锚链表面的锈蚀、附着氧化皮、铸造型砂及其其它杂物得到彻底的清除，锚链表面的清洁度可达到Ｓａ２．５级以上，并具有理想的表面粗糙度，从而提高了锚链表面与涂料涂层之间的粘附力，并可消除锚链表面的焊接应力，在锚链表面产生能提高疲劳强度的表面压缩应力。     

X80天然气管道环焊缝复合缺陷应力强度因子的工程化计算方法研究

针对X80管道环焊缝中同时存在的“错边+裂纹”复合缺陷进行工况受力分析，结合弹性有限元方法分别对“错边+内表面裂纹”和“错边+埋藏裂纹”含复合缺陷管道进行三维有限元分析，总结裂纹尺寸、轴向应力、管道壁厚、焊缝错边量及裂纹的位置对应力强度因子的影响规律。在此基础上，引入裂纹尺寸修正系数，提出应力强度因子工程计算公式。将有限元分析与理论推导值对比，其误差在3%以内；应力强度因子计算公式结果与有限元结果的误差小于5%，表明了其准确性。     

环肋圆柱壳局部损伤后的承载能力及其加强方案研究

采用线弹性和弹塑性有限元方法,对环肋圆柱壳壳板局部凹陷后的强度和稳定性及其加强方案进行研究。结果表明:采用扁钢局部加强可有效降低壳板表面纵向应力和肋骨应力;增大环向加强筋尺寸比增大纵向加强筋尺寸对降低应力值效果更明显,且加强筋端部采用外伸削斜方式效果最好;壳板局部凹陷会改变舱段结构的弹性屈曲模态,使舱段的稳定性略有降低,但对肋间壳板失稳压力影响较小;采用加强筋加强后,可使舱段的稳定性略有提高。     

液力变矩器上盖板应力分布有限元分析及疲劳性能试验

采用轴对称有限元计算模型分析了液力变矩器上盖板及连接焊缝应力分布状态，研究结果表明，在2．4MPa工作压力下，液力变矩器上盖板的最高应力发生在上盖板弯角处的内表面上，当该表面达到屈服时，产生局部塑性变形，然后在疲劳应力作用下形成疲劳开裂。疲劳试验结果表明，裂纹都发生在上盖板弯头内表面，其开裂点和扩展方向与有限元分析得到的最大主应力位置及方向完全吻合。     

化学清洗技术的应用与研究

化学清洗技术包含了以下几个内容：化学清洗的工艺研究，化学清洗装备的研制；化学清洗剂的研究；化学清洗后的废液治理。我厂通过了几年努力，在1982年完成了船用锅炉和热交换器的化学清洗工艺，仿制成功了QX－1000高温高压化学清洗机，试制成功了化学气浮法处理废液的方法，1984年研制成功了LQX－850常温多用清洗机，1985年研制成功了TX－3000通道式清洗机和PQX－720／12喷射式高压清洗机，1986年研制成功了86型常温除垢灵。化学清洗工艺、废液治理方法以及QX－1000型、LQX－850型、PQX－720／12型清洗机荣获总公司、交通部科技成果三等然，其中QX－1000荣获国家1983年优秀新产品奖。化学清洗技术现已得到了较普遍的应用，如：修造船业、机械制造、纺织、石油、化工、煤炭、汽车、铁道等行业。上述几种类型的清洗机已在全国20多个省、市、自治区得到了应用，取得了较大的经济效益和社会效益。