Dynamic performance of high-speed train passing windbreak breach under unsteady crosswind

Field test and computational fluid dynamics (CFD) method are conducted to investigate the safety of high-speed train under unsteady crosswind. Wheel–rail forces of high-speed train passing a breach between two windbreaks under strong crosswind are measured in a field test. The derailment coefficient of first wheelset of front car at the windward side reaches the allowable value. Meanwhile, the left and right of lateral wheel–rail force are in the opposite direction. This kind of phenomenon has not been tested before. Therefore, CFD and multi-body simulations are performed in order to study the phenomena. Good agreement is obtained between the simulation results and the experimental data. It is concluded that the sudden increase of transient aerodynamic loads, when the train passing the breach, is the root of this phenomenon; after running along the same direction as carbody and bogie run along the opposite direction during the high-speed train passing the windbreak breach; larger opposite longitudinal creeping forces of first wheelset compel the first wheelset to yaw toward the windward side; meanwhile, larger lateral wheel–rail forces compel the first wheelset to run toward the windward side rail; the left and right lateral wheel–rail forces become opposite because the right wheel impacts the windward side rail.     

基于ESO和动态逆的欠驱动船舶航迹跟踪控制设计

针对欠驱动船舶航迹跟踪控制问题,考虑船舶动态不确定性、未知时变外部扰动和速度不可测的情况,将输出重定义方法、扩张状态观测器(extended state observer, ESO)和动态逆控制方法相结合,设计欠驱动船舶航迹跟踪控制律。输出重定义方法用来解决系统欠驱动问题;构造ESO,估计由船舶动态不确定性、未知时变外部扰动以及船舶各自由度运动状态变量间的耦合构成的总扰动和船舶速度;基于上述,采用动态逆控制方法,设计航迹跟踪控制律,使欠驱动船舶跟踪期望航迹,并保证航迹跟踪闭环控制系统所有信号最终一致有界。以一艘欠驱动船舶为例进行仿真研究,仿真结果验证了所设计的航迹跟踪控制律的有效性和优越性。     

空化模型在低温流体空化流动三维计算中的应用与评价

为评价不同空化模型对低温流体空化过程流场特性预测的适用性,文章通过对CFX软件的二次开发,将Kubota、Merkle和Kunz三种空化模型和液氮、液氢随温度变化的物性参数引入到CFX求解代码中,同时在求解的能量方程中添加汽化潜热影响,从而在考虑热力学效应条件下,开展了液氮绕水翼空化流动和尖顶拱在液氢中空化流动的三维数值模拟研究,并将计算结果与试验数据进行对比,实现了对不同空化模型适用性的评价。结果表明:三种空化模型计算的空化区域液相分布特性不同,空泡长度和厚度有差别;由于空化模型方程源相体现的质量传输机理不同,导致热力学效应下空化区域压强分布和温降存在差异;Kubota空化模型可有效预测液氮空化流场压强分布,Merkle模型可较好地反映空化区域温降,Kunz模型计算的结果与试验数据差别最大。     

xPC在大型船舶电力推进试验系统中的应用

本文主要介绍了xPC系统平台在船舶电力推进系统试验平台应用。xPC有着很好的可靠性和实时性,有丰富的Matlab各种库文件的支持,同时结合稳定的现场总线通信方式,为大型船舶电力推进系统系统提供多种负载,保证整个系统的动态性能满足各种试验的要求。从2010年应用至今,充分证明xPC试验系统的可靠性和可扩展性。     

西门子S120变频器在船舶电力推进系统中的应用

变频器作为船舶电力推进系统的核心设备之一,其选型和配置非常重要,本文详细介绍了西门子SINAMICS S120变频器在船舶电力推进系统中的应用,重点研究了其硬件模块和软件功能设计,表明S120变频器具有广泛的适应性,本文具有一定的工程实践指导作用。     

顶张式立管液压气动式张紧器的模拟方法

综合考虑液压气柱的张力-冲程非线性关系、液压气柱与立管之间的夹角以及平台-张紧器-立管之间的耦合关系,研究顶张式立管液压气动式张紧器的不同模拟分析方法。选取3种典型工况,对不同张紧器模拟方法下立管的动态响应进行仿真计算,分析比较不同模拟方法的科学性和适用性。结果表明:在顶张式立管分析过程中,张紧器的合理模拟至关重要,是否考虑液压气柱和立管之间的夹角对立管响应的影响不大;恒定集中力模型不能反映立管张力的变化规律,而且立管响应也存在较大差别,故不宜采用;线性模型可用于平台运动幅值较小的情况;非线性模型最能反映张紧器的刚度特性,且在极端载荷环境下尤为适用。     

大型豪华邮轮高压细水雾消防灭火系统设计

大型豪华邮轮是一种载客超千人的国际航线大型客船,因其舱室数量大、功能区间复杂多样、可燃物多、人员密集,一旦发生火灾事故且火情无法得到有效控制,将会造成巨大的人员伤亡和经济损失。文章结合高压细水雾灭火原理、大型豪华邮轮上的结构及处所特点,研究高压细水雾灭火系统的适用范围、系统设计方案,探讨大型豪华邮轮高压细水雾消防灭火的设计原则,总结得出大型豪华邮轮高压细水雾消防灭火的设计方法。     

斜坡堤越浪量试验研究

研究斜坡堤的越浪量对于防波堤的设计有重要意义。通过波浪断面物理模型试验的方法,研究了波高、波陡和堤顶超高的变化对斜坡堤越浪量的影响规律,比较了4种不同护面形式的消浪效果。试验结果显示:斜坡堤越浪量随着有效波高的减小和波陡的增大而减少;斜坡堤越浪量随着堤顶超高的增大,成指数形式递减;护面形式对斜坡堤越浪量有一定影响,扭王字块和栅栏板的消浪效果差别不大,且均优于四角空心方块。将物模试验值与现有斜坡堤越浪量公式计算值进行对比,推荐了陈国平公式作为计算斜坡堤越浪量的公式。     

宜昌沙河黑臭水体综合治理方案

针对沙河水体污染的问题,对沙河周边污染源进行调查分析,主要污染源为沿岸24个排水口、污水处理厂尾水、地表径流及污染底泥释放。结合沙河污染物的分布特点,提出通过控源截污、提标治污、内源清除、生态修复、引水补清等措施削减污染负荷,修复水生态系统的综合治理方案,工程实施后沙河水体近期消除黑臭,远期主要指标达到地表水IV类的标准。     

大型集装箱船能效营运指数仿真研究

为应对IMO提出的日益严格的排放法规,降低船舶EEOI值,本文分析了EEOI的数学计算公式以及简化公式,并以某8063TEU大型集装箱船为目标船,基于MATLAB/Simulink建立了船舶能效系统的仿真模型.通过仿真研究,分析了船舶航速、航期、载货量、航程对船舶EEOI的影响,同时研究分析了EEOI对航速、载货量、航程变化的敏感性.结果表明随着航期的增加船舶EEOI逐渐减小;EEOI对航速的敏感性最高,对载货量的敏感性其次,而对航程的敏感性较低;降低主机工作负荷从而降低航速,以及提高船舶载货量都能有效降低船舶EEOI值,而增加航程则对降低EEOI值效果不明显.