水槽造波机参数确定及无反射技术研究

用势函数理论计算出水槽不规则造波机的最大行程、负载力和功率。基于造波板前设置水位传感器与无反射情况的水位变化相对比 ,构成反馈的闭环控制思路 ,研究实现消除二次反射的方法。     

含惯性摆发电装置之浮标的水动力分析

文章利用拉格朗日方程推导了含惯性摆波能发电装置之浮标在规则波作用下的七自由度运动方程。为了验证所推导公式的正确性,制作了一个物理模型,并对无负载阻尼工况在水槽中进行了模型试验。借助商业软件AQWA-LINE计算浮标的附加质量、辐射阻尼系数及波浪扰动力。利用文中推导的方程,计算了浮标及摆锤的运动响应,并将理论计算得到的结果与实验结果进行了比较。最后,分析了负载阻尼系数对浮标纵摇运动、摆锤纵摇运动、摆锤相对纵摇运动及波能转换效率的影响。     

弧形防浪墙的迎浪面波压力数值模拟

以Navier-Stokes方程为控制方程,使用VOF方法追踪自由液面,对FLUENT进行二次开发,将各功能区的源项表达式添加到动量方程中,从而实现动量源造波和消波。模拟二阶Stokes波作用下不同断面形式防浪墙的流场和波压力,并将计算结果与物理模型试验数据进行对比,结果吻合较好。比较直立式和弧形防浪墙波浪压力数值计算结果可以发现,在相同水位和波浪要素情况下,作用在圆弧墙上的最大点压强明显大于直立墙,而且最大压强发生在圆弧部分,工程中应该对圆弧部分进行加固处理。     

电磁力激励水下有限长圆柱壳体振动噪声特征

针对亲水电机电磁噪声计算与评估的问题,研究了在电磁力作用下和考虑水声负载时有限长圆柱壳体的振动与噪声特性,给出振动、远场声压以及辐射效率的计算公式,并通过数值验证,两者吻合良好。当厚径比较小时,水声负载对于结构的振动与声辐射有很大影响,当h/a≥0.1时,在非共振区域,水声负载的影响可以忽略。ka值较小时,0阶电磁力波作用下的远场声场近似为球面波。这也是电机尺寸小时,可以当作球体计算辐射声功率的主要原因。不同阶数力波的声辐射效率,开始时随着ka的增大而增大,到一定值时趋于平稳。高阶的电磁力波,如超过4阶的,在较大ka值也能产生大的辐射噪声。     

不同特征宽度对俘获宽度比的影响分析

特征宽度是计算波能转换装置俘获宽度比的重要参数，国内外目前尚无统一的计算方法。为了研究不同特征宽度计算方法对俘获宽度比结果的影响，提出了波能转换装置特征宽度的一种计算方法，利用典型振荡浮子式波能转换装置“Wavebob”的数据，建立振荡浮子AQWA数值模型并进行水动力学分析，计算了4种特征宽度计算方法下的能量俘获宽度以及俘获宽度比。研究结果表明，不同特征宽度的计算方法对俘获宽度比结果影响显著，规则波条件下的最大差值为27.19%，不规则波条件下为13.14%；因此在计算波能转换装置俘获宽度比时，应根据装置形式合理选择特征宽度计算方法。研究结果对于波能转换装置特征宽度的计算以及评价俘获性能方面具有重要的应用价值。     

壳体受激响应的频率／波数谱分析法

本文利用快速傅里叶变换和最大熵谱分析计算频率／波数谱，对某水下航行器中段壳体的受激响应特性进行了频率／波数谱分析，得到了振动波在该壳体中传播的波数、波速、波型和波的传播方向，与理论分析相比，结果吻合较好。     

大型椭圆沉箱结构侧壁内力计算

针对预制椭圆沉箱持续大型化引起的波浪荷载计算超出规范问题,对设计椭圆沉箱结构进行圆形墩柱等效简化研究,采用规范计算圆形墩柱简化结构波浪荷载与椭圆沉箱码头最大水平总波浪力及波压强的物理模型试验结果进行对比的方法,可以判断结构简化的合理性,进而对椭圆沉箱侧壁波压强设计取值进行合理选择。依据相关规范公式对椭圆沉箱侧壁内力进行计算,并与采用有限元软件计算的结果进行对比与验证,得出椭圆沉箱侧壁由波浪引起的内力的准确计算结果,为类似工程设计提供借鉴。     

大型椭圆沉箱结构侧壁内力计算

针对预制椭圆沉箱持续大型化引起的波浪荷载计算超出规范问题，对设计椭圆沉箱结构进行圆形墩柱等效简化研究，采用规范计算圆形墩柱简化结构波浪荷载与椭圆沉箱码头最大水平总波浪力及波压强的物理模型试验结果进行对比的方法，可以判断结构简化的合理性，进而对椭圆沉箱侧壁波压强设计取值进行合理选择。依据相关规范公式对椭圆沉箱侧壁内力进行计算，并与采用有限元软件计算的结果进行对比与验证，得出椭圆沉箱侧壁由波浪引起的内力的准确计算结果，为类似工程设计提供借鉴。     

水池摇板式造波机传递函数研究

文章介绍了自研的分段摇板式造波系统。该造波系统在拖曳水池安装完成后,进行了造波机的传递函数试验,并与势流理论结果进行了比较。通过试验得到,该造波系统具有良好的频响特性。同时,由分析比较可知,在进行造波机初步设计时,采用势流理论计算的造波机最大冲程应至少增加5%。     

横向摩擦力计算方法及对内弹道性能影响研究

建立横向流影响下的负载水下发射出管弹道平面计算模型,采用2种方法对某特定工况下负载出管过程中减震垫压缩量进行计算,通过2种方法计算摩擦力进行对比分析,验证减震垫周向压缩量余弦假设合理可行;基于获得的负载发射摩擦力数据,在出管弹道计算时针对考虑横向力和不考虑横向力进行对比分析,结果表明,考虑横向力影响后对出管速度有一定的影响,对负载运动最大加速度和管内最大压力影响较小。     

基于流固耦合的某船用低速柴油机活塞温度场分析

针对某研发新型船用柴油机,建立其活塞固体域和流体域模型,运用有限元软件ABAQUS和流体动力学软件START-CCM+进行联合仿真,得到其活塞耦合面对流换热系数和温度场分布。活塞最高温度538K左右,活塞第一环区及环区附近区域大部分温度439K在左右,活塞环区及活塞内部冷却腔大部分温度处于340K~439K范围以内,最后与现有对标机型进行对比,得到仿真计算所得活塞温度分布与对标机型温度场实测值基本一致,活塞温度场仿真计算结果基本符合实际。     

贫油润滑下活塞环组膜厚计算的改进及其验证

活塞环油膜厚度的计算和测量是发动机摩擦学研究的重要内容,作者改进了活塞环的润滑模型,编制了更加接近实际的计算程序,在程序中考虑了多环贫油润滑情况下滑油的分布、烧耗等因素,并进行了供油量的连续性计算,同时考虑了上、下止点处出现的混合润滑。作者还在高速小缸径柴油机上开发了一种调频式活塞环油膜厚度测量装置。理论计算表明,考虑贫油及布油情况的多环物理模型是合理的,用该模型计算的缸套活塞环油膜厚度很接近实测值。通过不同条件下的试验和计算进一步探明了影响活塞环油膜厚度的诸因素的作用。     

6S50MC船用柴油机活塞头强度分析

对6S50MC柴油机的活塞头进行三维建模和网格划分,仿真得到活塞头的温度场,并对活塞头进行热分析、机械分析和耦合场作用下的强度分析。计算活塞头的温度场分布,分析活塞头在不同负荷作用下的强度。计算得出活塞头在热负荷作用下的最大应力和最大变形符合设计要求。应力集中和变形主要是由热负荷引起的,为了减少热负荷的破坏作用,应该对活塞头加强冷却和改进结构设计。     

机械液压联锁同步升降装置解析计算及有限元分析

针对船闸人字门检修时传统的顶落门施工工艺复杂情况,设计了机械液压连锁同步升降装置,分析了装置的结构原理及受力工况。采用解析计算和有限元分析相结合的方法对装置中主要受力件螺纹活塞杆和安全齿形螺母进行理论强度校核,并基于Ansys软件分析装置在载荷物以重力下坠极限工况下的情况。结果表明：装置的理论强度满足要求,有限元分析的局部区域存在最大等效应力接近材料屈服极限情况。结合分析结果和装置的结构特点提出了改造建议,进一步优化了装置的设计。     

正交优化设计在副连杆强度研究中的应用

作者按正交试验法的原理编制了正交优化程序。对某柴油机副连杆,以衬套同连杆体的过盈度,两端到杆身连接圆弧的半径及杆身工字筋的壁厚作为设计变量;以最大破坏应力点的应力值同副连杆重量的乘积作为目标函数;在连杆尺寸只作较小变动,不影响原加工流水线条件下进行优化。 优化后,最大破坏应力在活塞端下降9.8％;在副销端下降5.8％;而副连杆的重量也减少了2.1％。 只要改变设计变量、约束条件和目标函数,本计算方法也能对其它零部件进行优化和适应其它优化问题。     

PIV study of the effect of piston position on the in-cylinder swirling flow during the scavenging process in large two-stroke marine diesel engines

A simplified model of a low speed large two-stroke marine diesel engine cylinder is developed. The effect of piston position on the in-cylinder swirling flow during the scavenging process is studied using the stereoscopic particle image velocimetry technique. The measurements are conducted at different cross-sectional planes along the cylinder length and at piston positions covering the air intake port by 0, 25, 50 and 75 %. When the intake port is fully open, the tangential velocity profile is similar to a Burgers vortex, whereas the axial velocity has a wake-like profile. Due to internal wall friction, the swirl decays downstream, and the size of the vortex core increases. For increasing port closures, the tangential velocity profile changes from a Burgers vortex to a forced vortex, and the axial velocity changes correspondingly from a wake-like profile to a jet-like profile. For piston position with 75 % intake port closure, the jet-like axial velocity profile at a cross-sectional plane close to the intake port changes back to a wake-like profile at the adjacent downstream cross-sectional plane. This is characteristic of a vortex breakdown. The non-dimensional velocity profiles show no significant variation with the variation in Reynolds number.     

横向受载超长PHC管桩计算方法

通过对p-y曲线的主要影响因素进行分析,结合现场试桩资料,以规范推荐的p-y曲线计算方法为基础,选取合适的土的特性参数与强度指标,建立新的p-y曲线法,并与m法、NL法、规范p-y曲线法进行比较,结果表明桩身最大弯矩的计算值都与实测值比较接近,但桩顶位移各种算法相差很大,按新的p-y曲线法的计算值与实测值吻合程度最好。     

爆炸活塞式限流器的温升仿真分析与试验

爆炸活塞式限流器采用电弧触发器检测短路电流,触发爆炸活塞机构高速分断电路,具有较强的限流能力。本文基于ANSYS11.0建立了直流爆炸活塞式限流器的三维热电耦合仿真模型,仿真结果和试验基本一致。仿真和试验结果表明,安装火工品装置的部位温升仅21K,可见这种结构中火工品装置的长期工作温度较低,有利于提高火工品装置的寿命。     

2135柴油机活塞及缸套温度测量试验

通过应用硬度塞法和热电偶法分别测量2135柴油机活塞相关点温度和缸套相关点温度,考察柴油机2135活塞以及缸套热负荷状况,对测量结果分析和研究表明,活塞表面温度没有超过材料允许范围,该机型还有工作提升能力。     

PMAC时基控制在非圆零件数控车削加工中的应用

为了防止在高温、高压下工作的活塞发生敲缸和拉缸,提高其使用寿命和工作性能,活塞常被设计成中凸变椭圆.然而,中凸变椭圆的活塞给实际制造带来了很大困难.针对中凸变椭圆活塞数控车削加工对数控系统高实时性要求,构建了基于可编程多轴控制器PMAC(Program Multiple Axises Controller)的非圆截面活塞车削数控系统,其中采用了直线电机作为横向进给机构,数控系统采用了PMAC IPC的双CPU的结构方案,将控制系统的开发平台直接构筑于IPC的软硬件之上且应用PMAC的时基控制功能代替传统的硬靠模.并在基于直线电机驱动的数控车床上编制了椭圆截面的数控加工程序,实现了该类零件的数控车削加工.