波浪中船舶操纵性数值预报及自航模验证

基于统一理论,考虑横荡、纵荡、艏摇平面三自由度操纵和横摇耦合,建立四自由度模型,按照MMG模型将船体上的力分为船体力、螺旋桨力和舵力,采用耦合模型叠加波浪力的方式来预报船舶在波浪中的操纵性。波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值。通过对比仿真数据与自航模试验数据,验证了模型的准确性。预报了在不同波浪工况下的船舶操纵性,验证了二阶力是船舶回转漂移的主要原因。比较了不同波高对船舶在波浪中操纵性的差异,研究结果表明:波高越大,船舶回转的纵向和横向漂移越明显,并且Z形试验中的第1超越角和达到时间越长。

     

海事40 m级巡逻船理论螺旋桨设计应用分析

运用升力线、升力面以及面元法理论为海事40 m级巡逻船设计新型螺旋桨。采用给定环量分布进行螺旋桨理论设计,并通过桨模敞水试验和实桨装船后的实船测试验证该桨的理论设计方法。实船测试主要通过2条相同船型的实船,分别加装图谱桨和理论桨进行航速、轴功率、艉部振动对比测试,用实船试航的试验数据对比分析理论桨相对图谱桨的性能指标。结果表明：采用理论方法设计的螺旋桨相对原来的图谱方法,与船型匹配得更加精确,实船的螺旋桨效率约提高2%;船体艉部振动约减小5 dB。

     

多元交通信息于车速数据融合系统之节能减碳应用研究

提出了1个经济可运作的实时动态节能减碳计算模型,用KPI来评估节能减碳效果,运作方式如下:配备GPS装置之实验车,后端软件自动动态搭配Google Map与路径图资之起讫点(A→B)来回一趟,才量该车之耗油量,由行前预估值、旅行时间、动态交通事件与实际油耗值之误差分析,在实时交通信息协助下选定之KPI (key performance index)值(含油耗、CO2排放量、道路等级、旅行时间及ETC (electronic toll collection)费用等)做比较.搜集对应环保路径之路网交通信息数据及交通信息建立历史数据库,配合时速/油耗表完成油耗/碳排放系统数据库,得出实时交通信息占比与油耗预估误差率关系图.     

三类勘察场地地裂缝活动对地铁隧道的影响

以地铁隧道穿越西安三类勘察场地的地裂缝为研究原型, 分析了地裂缝的发育特征; 运用数值模拟方法, 研究了三类场地地裂缝不同活动量值引起的地层应力场、破坏区域和位移场的变化特征, 计算了地裂缝的影响区域范围, 解析了地裂缝带活动对地铁隧道结构产生的破坏特征, 并提出了相应的工程对策。研究结果表明: 地裂缝活动造成其两侧地层的竖向应力呈近似反对称的分布形态, 地层应力的变化增量随上盘沉降的增加而增大; 通过综合分析位于地铁隧道拱顶和拱底埋深处地层的竖向应力变化特征, 得到三类场地地裂缝上盘和下盘的主要影响范围分别为0~20m和0~15m, 经对比验证, 与物理模型试验结果一致; 下盘靠近地裂缝的区域发生剪切破坏, 且破裂逐渐向上扩展, 最终形成一条与地裂缝呈18°夹角的剪切破坏包线, 其中间包含的范围为剪切破坏的集中区域; 地裂缝活动导致两侧土体发生位移突变, 形成2个类似“活动楔体”的变形区域, 且该区域范围逐渐扩大; 上、下盘隧道的差异沉降随着地裂缝错动量的增加而增大, 当地裂缝活动量达到20cm时, 造成整体式地铁隧道呈“S”破坏形态; 为适应三类场地地裂缝活动引起的大变形, 建议地铁隧道结构采用分段设置特殊变形缝加柔性接头处理等措施进行设防。     

CNG公交客车燃料消耗量计算方法

分析了CNG公交客车的燃料消耗量测试参数, 确定了流量计的安装位置; 基于安装位置的固定气压范围, 考虑到驾驶节能技术水平与乘坐人数的影响, 提出了CNG质量流量的计算方法; 通过场地测试, 验证了CNG质量流量与燃料温度、燃料压力之间的非线性关系, 以及与环境温度、气瓶出口端压力的关系; 通过运营测试, 分析了CNG质量流量修正前后的差异, 并验证了测试方案的可行性。研究结果表明: 受测试气压的限制, 流量计唯一的串接位置是减压阀的出口端与低压燃气滤清器之间, CNG经过减压阀后的出口压力基本稳定在0.80~0.95 MPa之间; 在运营测试结果修正中, 驾驶节能技术的影响最大, 最大偏差可达4%, 受测公交线路的驾驶节能技术水平有87.6%的相对值介于0.9~1.1, 离散度较低; 当环境温度升速为4.0~4.3℃·h^-1时, 燃料温度的变化速度基本波动于±0.61℃·h^-1之间, 证明了燃料温度对环境温度的变化不敏感; 气瓶出口端压力与燃料压力没有必然联系, 其数值的减小不会影响CNG质量流量的变化; 在0.80~0.95 MPa的燃料压力下, 测试位置的CNG当量密度基本稳定在6.1kg·m^-3, 连续测试30km后, CNG质量流量计算值与实测值误差小于5%;经对CNG质量流量修正后, 3辆测试车CNG质量流量的变化幅度分别为1.88%、-4.04%和1.71%, 因此, 采用CNG质量流量计算CNG消耗量更为精确。     

小水线面双体船耐波性能CFD不确定度分析

基于ITTC推荐的CFD不确定度分析规程,开展基于RANS方程的小水线面双体船(SWATH)波浪中纵向运动计算结果的不确定度分析。分别验证计算模型的网格收敛性和时间步长的收敛性,发现相比于网格的疏密,该数值求解模型对于时间步长更为敏感。通过与试验数据进行对比,计算结果基本得到确认,并由此建立了顶浪规则波中SWATH船纵向运动数值计算结果的确认等级。在此基础上,进一步开展了该SWATH船在2个波高多个波长条件下的运动求解,计算结果均与试验结果吻合较好,说明所采用的数值计算模型对于求解SWATH船在波浪中的运动问题具有较好的适用性和可靠性。     

基于触觉引导的L2级智能汽车人机共享控制技术综述

因技术和法规等因素限制,智能汽车短时间内难以实现L1级到L5级的快速跨越,人机共驾将长期存在;基于触觉引导的人机共享控制技术为L2级智能汽车人机共驾提供了有效的人机共享控制途径。通过综述国内外车辆人机共享控制技术相关问题的研究现状,重点分析了基于触觉引导的车道保持、换道、避撞、倒车辅助等人机共享控制在路径规划、意图决策和权限分配转移等过程中,可能会造成人机冲突进而导致车辆稳定性降低、行车安全性变差和驾驶员操作舒适度与自由度恶化等关键问题。同时针对人机共享控制中固有的驾驶人风格及认知差异进行了探讨,以期进一步明确人机共享控制器的设计方法及人机冲突产生的机理。提出未来应在大量仿真或实测行车数据的基础上不断迭代优化智能系统,提高智能控制系统对行车环境和驾驶人状态识别的精准度,从而合理分配人机共享控制权重,有效解决人机冲突、车辆稳定性、行车安全性、驾驶员操作舒适性和自由度等问题。基于现有研究存在的问题,指出自适应性触觉引导共享控制器、权重分配共享控制器、基于神经肌肉反应共享控制器及基于高级辅助驾驶系统共享控制器等将是智能汽车人机共享控制的主要研究方向。     

单洞对向公路隧道火灾烟气模糊控制

为解决公路隧道火灾烟气对人员的影响, 以单洞对向交通隧道火灾为基础, 建立火灾数值计算模型。在火灾烟气控制中引入模糊控制理论, 模拟烟雾在隧道内两组射流风机之间200 m的区间内往复运动, 通过改变射流风机的风速和方向, 分析在时间为180、360 s内, 风速为1.0、1.5 m.s-1的火灾烟雾扩散情况, 研究了控制区域内烟气的分布和影响规律。计算结果表明: 在火灾点两侧分别开启射流风机, 间歇为30 s、风速为1.0 m.s-1的运行烟气属于小振幅运动, 烟雾基本控制在火源点左右两侧50~80 m的位置; 间歇为60 s、风速为1.5 m.s-1的运行烟气属于大振幅运动, 烟雾基本控制在火源点左右两侧80~100 m的位置; 烟气小振幅运动要优于大振幅运动。     

非线性季节型航空公司客运收入的组合预测方法

针对航空公司的客运收入同时具有增长性趋势和季节波动性特征, 使得客运收入的变化呈现出复杂的非线性组合特点, 依据灰色预测GM (1, 1) 模型原理, 建立客运收入预测模型, 以反映其增长性趋势的特点, 建立客运收入季节变动预测模型, 以反映其季节波动性特点, 最终形成非线性季节型客运收入组合预测模型。航空公司客运收入的预测结果表明, 预测值与实际值误差小于1%, 该模型有效、可行。     

梯级电站变动回水区设计最低通航水位确定方法

梯级电站变动回水区受上游电站下泄流量与下游坝前水位双重影响,设计最低通航水位的确定十分复杂。传统的设计最低通航水位保证率主要对流量进行统计,指标不够全面;而且设计最低通航水位计算工况组合的选取具有一定的偶然性,实际设计过程中可操作性不强。提出入库流量与坝前水位组合保证率计算方法,该方法综合考虑了入库流量与坝前水位遭遇组合的概率。利用该方法可合理确定梯级电站变动回水区设计最低通航水位,同时结合电站调度方案,在电站可接受的调度方式下,投入最少的资金对航道进行整治,以达到最优的效果。