大数据中心走进海洋!国内首个海底数据舱来了

2021年1月10日,中国船舶集团旗下广船国际有限公司(简称"广船国际")联合北京海兰信数据科技股份有限公司(简称"海兰信")联合打造的全国首个海底数据舱在珠海高栏港揭幕,标志着我国大数据中心走进了海洋时代。海底数据中心项目(Project UDC)是将服务器等互联网设施安装在带有先进冷却功能的海底密闭压力容器中,用海底复合缆供电,并将数据回传至互联网。海底数据中心(UDC)通过与海水进行热交换,利用巨量流动海水对互联网设施进行散热,有效节约了能源和资源,具有极高的安全性。     

基于Icepak仿真的散热器优化设计

发热器件通过与散热器表面接触,将温度迅速传递到大面积的散热翅片上,然后由翅片间高速的常温气流吸收后带走,形成一条散热通道,保证发热器件在工作中始终处于适宜的器件温度。通过不断优化设计风冷散热器的翅片参数,如:翅片厚度,翅片高度,翅片长度等来寻找到理想的设计参数,并以此来提高风冷散热器的散热效果,以便能在减小风冷散热器体积的情况下获得相似的散热效果,提高整个电子设备的功率密度。     

翅片间距对翅片管换热性能影响分析

对环形翅片管的自然对流换热过程进行了数值计算,主要关注翅片间距对翅片管自然对流换热过程的影响,结果表明:在给定结构尺寸下,翅片间距达到10mm以上时,翅片间散热不会相互影响;翅片间距在10mm以内时,随着翅片间距减小,翅片的表面换热系数逐渐降低。     

海底观测网络摄像系统设计与实现

为实现深海海底长期连续视频监控,建立一套基于ZERO计划海底观测网络的摄像系统.在对ZERO计划及摄像系统总体结构分析的基础上,完成摄像系统耐压腔体机械结构和散热结构设计.设计了摄像系统缓启动电路,有效解决了摄像系统与ZERO计划水下接驳盒电源转换器之间的矛盾.实验证明基于ZERO计划海底观测网络的摄像系统能正常工作,性能可靠,从而为深海海底观测网络长期连续视频监控的实现提供了技术支撑.     

船体结构数字孪生技术及应用

数字孪生技术可真实复刻物理实体至数字空间进行虚实映射，其框架包括物理世界、数字世界、孪生数据池、服务应用和数据连接等五个维度。船体结构数字孪生即在数字世界中建立载荷物理场与结构孪生体并实时获取结构响应状态，可从设计仿真、生产制造和航行运维三个阶段探讨应用方向。本文针对模型降阶技术，基于本征正交分解法对船体结构位移场矩阵计算得到正交基底，截取主要成分构建低阶方程组，可快速求解得到降阶模型在各工况下的位移推算值。本文方法与传统有限元结果吻合较好，计算效率大幅提升，可实现船体结构响应的实时分析，为构建船舶数字孪生体提供基础支撑。     

疏浚作业实时监控技术研究

针对目前吊抓式和铲挖式海底疏浚作业存在的深度控制不准确的问题，提出利用实时动态相位差分GPS同四波束测深仪相结合进行海底疏浚作业实时监控的技术方案。对定位精度、海底声学覆盖、自动验潮及海底波束变形等问题进行了研究。该方案对提高海底疏浚作业施工效率及质量具有较大的实用和参考价值。     

舰船舱室内双线暖通低能耗散热系统

考虑单线暖通系统受到能耗较高影响而导致散热效率低的问题,设计了舰船舱室内双线暖通低能耗散热系统。在散热系统整体结构基础上,设计以铝合金硬度散热片为材质的散热器,并在底座上嵌入一片铜板,为热量释放提供一个均衡点,采用热阻等效电路分析系统散热情况。通过C语言设计技术实施路线,计算总损耗获取等效电路中各点温度,采用双重操作模式,完成系统低能耗散热。由测试结果可知,该系统在低能耗基础上具有95%以上的散热效率,为舰船舱室内温度调节提供可行性方案。     

基于人工智能的三维结构全局应力求解方法研究

针对结构健康监测系统（SHM）中有限数量的应力测点难以监测结构全局应力的问题，提出一种基于人工智能的三维结构全局应力求解方法，通过少量应力测点实现对三维结构物应力场的实时求解。首先，基于有限单元之间对载荷响应的关联性，运用相关性分析找出求解三维结构物应力场的特征单元；其次，利用神经网络建立特征单元与相关单元的求解关系，并将特征单元设为应力测点进而求解结构全局应力；然后，以某海洋平台连接器结构为应用主体，考虑测点数量、神经网络架构、收敛准则等因素对求解精度的影响，建立连接器结构应力场人工智能算法优化模型；最后，开展实尺度模型试验，经比较分析得出该算法模型应力求解精度高达93.6%，该技术可切实提升SHM系统的实用性，将传统的对“点”监测提升为对“场”监测。     

燃料电池系统热能仿真与能效优化

针对燃料电池系统,从提高系统总能效的角度出发,建立系统辅助装置循环水温度仿真模型,优化系统散热方式,减小系统对外散热,增大回收利用热能,从而提升燃料电池系统效率。     

基于Auto LISP的膨胀弯设计流程程序化

膨胀弯作业是海底管道铺设的重要一环,由于须经水下检测、在陆地设计制造并经安装等步骤才能完成,费用较高,提升作业效率可带来较为可观的收益。叙述了膨胀弯作业流程的细节,提出了利用AutoLISP编程软件对其设计流程程序化的方法。利用AutoLISP编制的程序可大幅提升设计流程的效率。     

海底管道整体屈曲摄动解与Galerkin解的对比分析

海底管道在高温高压下的整体屈曲是管道设计中需要考虑的重要问题。由于地基土体对管道作用的非线性特点,使得求解高温高压下海底管道整体屈曲变形的理论解非常困难。摄动法和Galerkin法是求解海底管道整体屈曲的重要方法。文章在考虑土体对管道抗力的分析模型基础上对海底管道水平向整体屈曲变形的摄动法解与Galerkin法解进行了对比,发现两者得到的结果差异较小,但Galerkin法求解过程复杂,计算量大,且土抗力的函数表达式较为单一。     

AUV海底地形匹配导航方法综述

基于智能水下机器人（AUV）导航任务需求与战略规划，总结国内外海底地形匹配导航技术研究现状，分析海底地形匹配导航系统应用中所需的关键技术及解决途径，包括滤波算法、地形特征提取和测深数据处理等。系统性归纳海底地形匹配导航的前沿方向，并结合我国的研究现状与发展需求展望海底地形匹配导航未来的发展方向，即发展高精度水下激光测距地形测绘设备、发展低分辨率先验海图下的海底地形匹配导航算法，以及通过深度学科交叉趋势提升海底地形匹配导航的精度、效率和鲁棒性。     

电机用冷却器翅片侧空气热力过程的三维数值模拟计算及分析

本文利用FLUENT模拟了管排数为四的电机冷却器波纹翅片表面空气流动和传热过程、表面温度和压降分布情况,分析了翅片入口风速对翅片表面的温度、空气压降、换热系数的影响,对内部的热交换过程有一个比较清晰直观的模拟计算及分析,从而为合理选择风速和翅片的结构优化提供一定的理论基础。     

硬搁浅模型的理论基础（一）

对船舶软搁浅问题，海底行为、船体以及周围海水的耦合是很强的，Lenselink，Thung和Mizukami等人所进行的理论分析已经表明，可采用结构或流体单元来描述船体、海底以及周围海水的行为，用求解联立方程组的方法来解决此类软搁浅问题。然而，为了对搁浅问题总的力学行为有更深入的理解，将这类问题划     

基于二进制粒子群算法的母联闭合型电网重构策略

为解决母联闭合型电网发生故障时的电网重构问题,提出一种基于二进制粒子群算法的电网重构策略.根据深水半潜平台电网特殊的网络架构和电气特性,建立以最大程度恢复重要负载供电为目标,以电网结构和系统容量为约束条件的母联闭合型电网故障恢复模型.为提升求解效率,为该模型设计基于二进制粒子群算法的两阶段优化求解流程,并将求解结果与混...     

物联网环境下船舶无线实时通信系统设计

普通船舶无线实时通信系统,存在通信数据传输效率低下、系统稳定性不高等弊端。为有效解决此问题,设计物联网环境下新型船舶无线实时通信系统。通过系统框架设计、电路布线设计,完成新型无线实时通信系统硬件设计。通过软件框架结构设计、调制解调单元设计、基带处理和接口单元设计,完成新型无线实时通信系统软件设计。模拟系统运行环境设计对比实验结果表明,新型系统与普通系统相比,大幅提升通信数据传播效率,解决系统稳定性低下问题。     

基于Icepak的水冷板结构优化设计

针对水冷板的热设计,在理论分析的基础上,确定影响水冷板散热的结构因素。通过在电子设备热分析软件Icepak中建立水冷板的热仿真模型,探讨水冷板结构形式对散热的影响,得到了肋片高度、长度、数量和宽度对水冷板散热效果的影响规律,实现了水冷板的结构优化,为后续水冷板的热设计奠定了基础。     

海底对无人水下航行器水动力性能的影响

为了保证无人水下航行器（UUV）近海底作业时的安全性及作业效率,需要分析海底对UUV水动力性能的影响。基于计算流体力学（CFD）方法对UUV靠近海底时的水动力参数进行求解,通过数值模拟UUV近海底附近的流场,得到了UUV阻力系数和升力系数随雷诺数、距海底的距离和攻角3个参数的变化规律,并针对UUV受到的阻力、吸引力以及流场特性的变化进行具体分析。结果表明,在距离海底一定范围内,UUV受到的阻力和吸引力都会增大,吸引力更为明显,这为UUV的实际工作提供了一定指导。     

船舶云计算数据中心高密度信息安全存储方法研究

现有的船舶云计算数据中心高密度信息安全存储方法存在负载均衡性差、存储效率低的难题。为了解决上述问题,提出船舶云计算数据中心高密度信息安全存储方法研究。为了简化信息安全存储的过程,依据压缩感知对高密度信息进行重构,以此为基础,采用遗传迭代查询函数对异常信息进行过滤,得到正常高密度信息,以此为依据,通过P-SLPS算法对高密度信息进行安全存储,实现了船舶云计算数据中心高密度信息的安全存储。通过测试得到,与现有的船舶云计算数据中心高密度信息安全存储方法相比较,提出的船舶云计算数据中心高密度信息安全存储方法极大的提升了负载均衡性与存储效率,充分说明提出的船舶云计算数据中心高密度信息安全存储方法具备更好的存储效果。     

海底光缆制造中的优化

在计算双层铠装海底光缆拉伸强度的基础上，建立了海底光缆结构参数的优化模型，对于海底光缆的设计制造有一定的指导意义。海底光缆铠装钢丝层之间的滑动对于海底光缆的拉伸强度有重要影响，分析这种滑动产生的原因，提出控制滑动的一些方法，并建立相应的结构参数优化模型。