人工神经网络在水火弯板温度场热源参数预测时的应用研究

建立水火弯板温度场热源参数的BP神经网络,并用以预测热源模型的热效率和热源半径。将预测结果作为热流载荷施加到钢板上,应用ANSYS对水火弯板温度场进行有限元模拟计算。经算例验证,以BP网络预测结果为参数的有限元计算结果与实验测试结果基本一致,说明本文所建立的BP网络可以用来对水火弯板温度场热源模型参数进行预测。     

船体曲面水火弯板加工工艺算法研究

水火弯板是船舶曲面外板成型的主要工艺,可靠的成型预测方法是板件成形自动化系统研究的基础。本文研究了水火弯板加工的机理及加工工艺参数确定的算法。在建立并以实验验证了水火弯板的数值模拟模型的基础上,确定了火焰成形的温度场和变形场等主要影响参数,提出了温度场及变形场的描述方案,并通过计算得出了板的温度场及变形场与主要加工参数之间的关系,最后对给定帆形板典型船体结构曲面板的水火成型过程进行了热弹性有限元模拟并确定加工工艺参数算法。     

水火弯板温度场中相似性规律的研究

通过对水火弯板温度分布的实验数据及数值计算结果的分析，认为在加热线垂于板边且从板边形始加热的条件下，在垂直于板厚方向的各截面上的温度分布具有相似性，在同一截面上垂直于加热线方向的各直线上的温度分布具有相似性，进而根据这些相似性讨论了水火弯板温度场的半解析解的基本形式。     

帆形板水火弯板加工的研究

研究了帆形板水火弯板加工的机理及加工，工艺参数确定的算法，在建立并以实验验证了水火弯板的数值模拟模型的基础上，确定了帆形板火焰成形的温度场及变形场主要影响参数，提出温度场及变形场的描述方法，并通过计算得出了板的温度场及变形场与主要加工参数间的关系，最后得到了对于给定帆形板确定加工工艺参数算法。     

水火弯板厚度方向温度场参数研究

温度场作为水火弯板变形的主要边界条件,其规律一直是水火弯板机理的研究重点.文章通过对水火弯板厚度方向温度场的研究,提出以变形标称温度、加热深度、加热面积等参数来描述厚度方向温度场,并对这些参数同变形场参数之间的关系作了一定的研究.     

水火弯板温度场规律的分析

分析了水火弯板温度场的主要影响因素及特征参数 ,并由大量计算得出特征参数与主要影响因素间的关系。水火弯板温度场的主要影响因素为板厚、材料特性、喷嘴型号、乙炔流量及火焰移动速度。温度场的特征参数为板面最高温度、加热宽度、加热长度及板下表面最高温度     

水火弯板成形因素对横向收缩量的影响

水火弯板自动化的研究需要定量化地确定横向收缩量.本文采用实验和有限元分析相互结合的方法来研究线加热过程中的横向收缩量.首先,利用水火弯板实验的结果标定有限元分析中呈高斯分布的热源模型参数,而后利用数值模拟的方法探讨水火弯板成形因素对横向收缩量的影响.这些因素包括自然对流换热系数、有无水冷、热源速度、加热焰道长度、燃气流量和横向曲率半径.研究结果表明:自然对流换热系数和横向曲率半径对横向收缩的影响很小;跟踪水冷可以形成有效的收缩;不同燃气流量的热输入有不同的横向收缩变形.本文提出了综合考虑火焰速度、火焰有效功率、火焰作用半径和钢板厚度的热源体能量模型,该模型可以更好地反映这些热输入影响参数所引起的综合作用.     

水火弯板的热弹塑性数值模拟——水火弯板研究（三）

本文采用三维热弹塑性有限元方法对水火弯板的传热和变形的动态过程进行了数值模拟，为正确分析研究水火弯板的成形机理及影响因素提供了有力的手段．     

水火弯板热源热量耗散以及余热分析

对船体外板水火加工时热源利用效率进行分析,发现燃烧热量小部分被钢板吸收,大部分热量在与空气和水的热交换中丧失,并形成高温热辐射和光辐射对环境造成污染。为此,对水火弯板加工过程中热能耗散和余热回收可行性以及余热吸收和利用效率进行分析,认为热耗散能量达到40%,有回收和二次利用的可能性。     

水火弯板成形因素对钢板表面温度和变形的影响

水火弯板工艺中,热源面输入是影响钢板温度场和变形场的重要因素。本文提出了综合考虑乙炔流量、加热速度、热源半径、热源效率和加热长度的两个表征热源面输入新变量,并利用数值模拟方法揭示了新变量对钢板表面温度、加热深度和残余变形的影响,大量仿真结果证明这两个新变量可以更好的反映这些参数所发挥的综合作用。     

钢板弯曲工艺中的高频感应加热过程数值分析

作为电磁感应热源应用于船体板水火弯板工艺的一项基础研究,首先阐述了钢板感应加热的磁热耦合理论,然后利用ANSYS软件代码开发了钢板感应加热的有限元模型.数值计算结果和实验结果相一致,并得出了钢板感应加热过程中的电磁场分布规律和和温度随时间的变化规律,计算结果符合感应加热的特征.     

船用轴带发电机的温度场分析研究

轴带发电机的性能和可靠性直接影响船舶电力系统的稳定运行。从对流换热和传热数学模型入手,对一台轴带发电机的发热问题展开深入研究。构建电机三维流热耦合场数值计算模型,计算了电机本体流热耦合场,通过样机试验验证了模型和计算方法的正确性。研究电机内部结构对温度分布的影响,为轴带发电机的散热结构优化设计提供了技术支持。     

船体结构腐蚀凹坑焊补修复技术研究

针对船体结构腐蚀凹坑修复问题,利用热-力耦合弹塑性数值计算技术,研究了焊补修复方法,对较大面积和深度坡口的厚壳体凹坑多道焊接过程进行模拟计算,掌握壳体凹坑修复过程中温度场和应力场分布规律,得到最佳工艺参数,并利用试验进行验证.结果表明,采用数值计算方法可较准确预测焊接的温度场和变形以及厚板结构的残余应力,为工艺参数的制定提供重要依据.     

乘员负荷分布方式对客室内气流组织的影响

应用重整化群κ-ε紊流模型,分别计算并比较了非空态与空态空调列车室内空气三维紊流流场与温度场的分布特性．采用MonteCarlo法分析计算了太阳透射辐射和壁面间的辐射在车室内各固体壁面引起的附加热流变化,并以此作为能量方程的附加源项;对旅客产生的热负荷分别采用平面分布与空间分布处理方式,对比分析了采用不同热负荷分布方式对空调列车客室内三维空气流场与温度场分布的影响．研究分析表明：不同的热源处理方式对客室内流场与温度场有较大的影响．最后,实验验证了采用数值模拟手段研究非空态空调列车室内气流组织的可靠性,为空调列车室内舒适环境的优化研究提供了依据．     

移动式平板感应加热磁热耦合的数值模拟

  目的  在钢板感应加热的数值计算中,通常采用磁热耦合计算方法。该方法虽然结果准确,但建立的模型非常复杂,且计算需耗费大量时间。为此,  方法  通过计算和理论推导,提出一种高频感应加热热源的简化计算方法,以一个空间函数形式的热源模型来代替复杂的电磁热耦合计算。使用COMSOL Multi-physics软件建立钢板静止式感应加热有限元模型,运用磁热耦合计算方法和简化方法分别计算钢板加热后的温度场,并对采用2种方法得到的温度场分布结果进行比较,以验证简化方法应用到热源模型的可靠性。  结果  结果表明,运用所提简化计算方法得到的热源模型具有可靠性。  结论  相比于磁热耦合的方法,采用热源简化方法计算钢板感应加热过程,可以有效缩短计算时间,且在钢板移动式感应加热的计算中,能很好地解决模型过于复杂、计算时间过长等问题。     

计及热辐射及翼翅效应的VLGC温度场计算

运用热力学理论,对设有A型独立液货舱的大型全冷式液化气船（VLGC）的液货、船体结构及海水和空气之间的热传递过程作了研究并对船体结构温度分布作了计算。计算中,除考虑传统的对流和传导之外,还考虑了热辐射以及船体结构加筋板架翼翅效应（fin effect）的影响,提高了计算精度。建立了热传递能量平衡方程,并通过迭代法进行求解,最终得出了船体结构温度场分布。     

基于fluent的大中型永磁电机端部流场和温度场计算

基于CFD流体计算软件fluent,对大型永磁电机定子端部通风结构和流动区域进行了分析,确定了三维流体场的求解域,建立了包括散热器和风扇在内的定子端部模型,给出了求解域内的边界条件并且进行了计算和分析;优化了通风结构。得到了端部温度场的分布规律,该结果对电机设计人员的通风通风系统和绝缘结构的设计提供了理论依据。     

船用8缸柴油机不同排气系统设计及性能研究

  目的  为解决船用柴油机舷侧排气喷淋装置的降温效果评估问题,  方法  应用Mixture多相流模型和蒸发—冷凝模型,对排气管内喷淋的流动和传热过程进行数值模拟,得到并分析不同冷却水量比下排气温度场分布、排气管截面平均温度的沿程变化规律以及压力损失。  结果  研究结果表明：喷淋条件下,由于水的挤压和水—气传热传质,排气管内的高温核心区呈锥形,随着冷却流量比的增大,排气高温核心区的范围逐渐缩小;从无量纲沿程距离0.1~0.4,排气管截面平均温度急剧下降,之后排气管截面平均温度变化趋缓;总压损失与冷却流量比呈现非单调关系,对排气阻力的影响较小。  结论  研究结果可为舷侧排气喷淋装置的优化设计提供定量支撑。     

单曲率船体外板电磁感应加热弯曲成型工艺规划

以18.000 mm厚的船用AH36钢板为研究对象，开展电磁感应加热弯曲成型试验并测量板材的瞬态温度，采用手持式三维扫描仪获取板材点云数据，利用后处理软件得到板材面外弯曲变形云图。基于热-弹-塑性有限元分析，模拟板材电磁感应加热弯曲成型过程，温度和面外弯曲变形计算结果与测量数据较吻合，验证建立的数值模型的准确性。基于高通量的有限元分析，建立热源移动速度与横向弯曲角度的数学关系。针对单曲率板材，提出内接折线法和外切折线法拟合板材弯曲形状，给出相应的板材加热线位置和热源移动速度等工艺参数，进行热-弹-塑性有限元分析。计算结果表明，由提出的两种方法得到的面外弯曲变形均与目标曲率板的弯曲形状相吻合，证明内接折线法和外切折线法应用于实际工程的可行性。     

中小型LNG船货罐鞍座及附近船体材料分布研究

C型独立液货罐是中小型LNG船的主要液舱形式,属于半冷半压式容器。由于贮存LNG的液货罐处于低温状态,且因与船体相连的鞍座支撑,在鞍座及附近船体上就会形成温度梯度,故有必要对鞍座及附近船体结构进行温度场分析,以确定其材料分布。提出了对该C型独立液货罐鞍座及其附近船体结构热分析的方法,认为鞍座及其附近船体处在低温液货、海水与空气3种流体介质中,通过船体与3种流体的对流换热及其与层压木之间的热传导达到热平衡。借助ANSYS有限元软件,给出有限元热分析模型的简化和对流载荷的施加方法,以确定鞍座及其附近船体结构的温度场分布,结合材料的最低许用设计温度确定鞍座及附近船体结构材料的合理分布,以防止材料发生低温脆性破坏,并给出具体实例。