内河航道服务水平研究

为更好地描述内河航道的交通状况与通过能力的关系,引入航道服务水平和服务交通量的相关概念,探讨航道服务水平的确定方法,建立以船舶行驶自由度和航道饱和度为评价指标的指标体系,并结合航道实测交通流数据进行评价验证.评价结果表明:实例航道的运行状态在两个时间段的服务水平为二级,其余时间段为一级,计算等级与主观评价结果一致.因此,该评价体系能够真实反映航道的运行质量,可为航道设计和管理人员提供参考.     

六自由度振动测量装置的设计及试验验证

采用四个三向加速度计在空间内组成阵列的方法,设计了六自由度振动测量装置。通过刚体运动学理论,推导了六自由度振动测量装置的信号转换矩阵,得到了被测位置沿三个主轴方向的线加速度以及绕三个主轴的角加速度。构建了六自由度振动测量装置的有限元模型,对装置的六自由度振动传递特性进行了数值仿真分析,并验证了信号转换矩阵的正确性。搭建了六自由度振动测量装置的模态试验系统,测试了装置的模态及振型。研究结果表明:六自由度振动测量装置在不高于160 Hz的频率范围内,线加速度测量误差小于1%,角加速度测量误差为10%左右。     

海上吊物六自由度系统动力学特性分析

以海上吊物系统为研究对象,考虑长方体吊物模型六自由度的运动和风载荷,建立广义坐标的第二类拉格朗日方程,并利用高阶的龙格-库塔方法求解该方程。根据牛顿第二定律,推导出吊绳动张力计算公式,对不同吊绳长度、不同起吊速度、不同激励频率时的吊绳摆角、吊物转动角度和动张力进行分析。结果表明,吊绳长度,起吊速度和激励频率的变化均对吊物的摆角和吊绳动张力产生很大影响,吊物的升降对吊绳摆动、吊物转动和吊绳中的动张力有抑制作用,且起升速度越大,对吊物系统的抑制效果越明显,可以通过控制起吊速度和时间来减小吊重的摆动。当激励频率接近于吊物系统特征频率时,会出现共振现象,因此起吊作业中需要选择合适的吊索长度以避开共振区。     

基于CFD流固耦合理论的海上浮式结构物水动力性能分析

文章利用流体动力学控制方程和结构运动方程的耦合理论,在具有造消波功能的2D数值水槽中实现了海上浮式结构物在波浪中运动过程的数值模拟。以系泊式浮式方箱防波堤作为工程应用实例,分别采用梯形法和二、三阶单步数值迭代法对浮体的动力特性进行数值分析,并与基于势流理论的边界元法的结果做对比,分析后发现在波浪条件下梯形法和二、三阶单步法的计算精度相当,结果收敛,且与边界元法结果吻合较好,满足要求。该文提出了一种新的全自由度分块结构移动网格技术,实现了浮体所有方向的联合运动,而且网格不发生任何扭曲现象,计算时间、网格划分和精度要求都得到了较好的控制。     

钢管桩码头地震易损性分析的单自由度模型

结构地震易损性分析的关键是确定结构在不同地震动强度下的反应值。由于需要考虑地震动的不确定性,须对大量地震动记录进行统计分析,特别是直接对码头结构进行抗震分析的情况下,计算量很大。为降低钢管桩码头易损性分析的复杂程度,提出一种可用于码头易损性分析的单自由度模型,该模型采用曲线型骨架线和Masing准则模拟钢管桩码头的恢复力特性。为验证该模型的合理性和有效性,将一个钢管桩码头结构等效为单自由度模型,并基于云图法分别对原型结构和单自由度模型进行了易损性分析,结果表明二者的易损性曲线吻合良好。     

基于参考线优化算法的智能车辆变道研究

参考线、轨迹规划与横向控制是智能车辆的重要组成部分。智能车辆的行驶需要优良的参考线作为行驶基准,参考线需满足平滑性与紧凑性要求,车辆的变道需要轨迹规划与横向控制。文章提出平滑算法与紧凑算法,对参考线的平滑性与紧凑性进行优化。在轨迹规划与横向控制方面,文章采用五次多项式曲线进行轨迹规划,线性二次型调节器（LQR）进行变道的横向控制;最终通过软件CarSim与Simulink的仿真验证。结果表明,车辆变道的跟踪效果优良,验证算法的可行性与优越性。     

基于OpenFOAM的非对称双体船操纵性预报及运动特性研究

基于粘性流体理论,利用6自由度MMG模型,结合非对称双体船的水动力性能特点,建立静水中该类船型在水平面上操纵运动的模型.用开源CFD求解器OpenFOAM对该模型在不同舵角下的定常回转运动和高舵角下的Z形运动进行数值模拟.比较了打左舵和右舵时的操纵运动特性,显示非对称侧体对回转运动和Z形运动具有明显的影响,并实现了对该...     

基于Carsim车辆二自由度动态载荷分析

现代社会对车辆的需求日益增大,对车辆的质量要求也越来越高,车辆的动态载荷对车辆的操纵稳定性、通过性、动力性和制动性等方面都有重要影响,因而对车辆动态载荷的研究尤为重要.文章基于车辆二自由度,即在车辆的纵向和侧向上,分别推导出车辆在制动以及转向时车辆动态载荷的公式,利用汽车动力学仿真软件CarSim,搭建以丰田花冠为例的...     

电动汽车多自由度整车建模与仿真分析

多自由整车动力学模型是开发电动汽车虚拟样机的核心技术。为研究不同自由度整车动力学模型的适用工况,文章根据经典的汽车动力学思想,利用Matlab/Simulink分别建立了整车动力学模型DOF_2、DOF_7和DOF_10,并进行了单移线工况的仿真实验。实验结果表明,2自由度和7自由度整车模型可适用于模拟低速转弯的行驶工况,10自由度整车模型可适用于模拟低速转弯和高速转弯等多种工况。综上,文章所建模型可为不同工况下整车控制和自适应巡航等项目提供研发平台。     

船模六自由度运动量的接触式测量

在系泊船模在波浪中的运动水工模型试验中,设计了一种试验测量仪器.该仪器可用于测量波浪作用下系泊船模的六自由度运动量.将6支拉绳式位移传感器固定在船模上方,每个传感器的拉绳均与下方的船模固定.船模晃动时会带动6根拉绳.根据6根拉绳长度变化和前一时刻船模的姿态,可以计算出船模运动的六自由度运动量.经波浪试验表明,该仪器可以很好地反应系泊船模的六自由度运动量,达到了预期的目的.