基于三维时域混合源法的顶浪 不规则波参数横摇研究

国际海事组织(IMO)船舶设计建造分委会(SDC)第4次会议把参数横摇稳性直接评估提上议程,如何准确预报和评估不规则波中的参数横摇是亟待解决的问题。文章提出采用一种三维时域面元法进行不规则波中参数横摇的预报和评估,该方法首先采用混合源法,即在内域采用Rankine源,在外域采用瞬态的时域Green函数,该混合源法充分考虑了船体的定常和非定常运动,以及定常运动对非定常运动的影响;其次考虑了船体与不规则波浪的瞬时相对位置,沿船体瞬时湿表面进行压力积分求解Froude-Krylov力和静水力;然后通过时域求解垂荡—纵摇—横摇三自由度耦合方程计算参数横摇。文中以国际标模C11集装箱船为研究对象,研究了不同随机波浪谱下参数横摇的发生规律,进行了统计分析,并通过已有的试验结果验证了文中采用方法的有效性。结果表明,该文采用的三维时域面元法可有效用于顶浪不规则波中参数横摇的直接数值预报。     

船体局部曲面结构造型的三维设计

二维设计广泛适用于船舶整体结构设计中,但针对船体局部曲面结构造型设计,只能显示二维图像,造成工作人员识图难度大,设计周期长。为此提出船体局部曲面结构造型的三维设计。依托Parasolid三维设计软件,使用Parasolid图形内核函数库,完成三维基础模型建立;通过三维静态力学条件分析,优化基础模型结构;采用三维动态力学分析,检验模拟环境下曲面结构的安全性能,实现三维设计;实验数据表明,本文提出方法,减低设计周期,造型设计显示直观,减轻识图难度。     

绣江复航工程白马枢纽省水船闸三维水力特性数值模拟

建立白马枢纽省水船闸三维紊流数学模型,对船闸充水过程的正常运行工况进行数值模拟,分析水力特性以及船舶系缆力,并与相同水力边界条件下的普通单级方案进行对比分析。结果表明,省水方案较普通单级方案,按下一级阀门提前开启的方式,充水时间有所延长,增幅6.7%;3个流量峰值中,1峰和2峰值降幅分别为30.98%、31.6%,3峰值增幅为15.16%;船舶纵向最大系缆力和横向最大系缆力降幅分别为36.25%、44.18%。船闸的水力特性等各项参数均满足规范及设计要求。     

水力式升船机不同平衡重底部形式三维流固耦合分析

平衡重底部水流是否平顺稳定将直接改变其受力状态,从而对升船机的运行稳定性造成影响。因此,优选合理的平衡重底部体型是改善升船机运行质量的一条有效途径。在非恒定流作用下,建立3种不同平衡重底部形式的三维流固耦合数学模型,对平衡重上升过程波动特性进行数值模拟。计算结果表明,平衡重底部体型优化后,平衡重上升初期,竖井内水流对平衡重底部的冲击作用明显改善,所受横向力几乎为零,而且间隙之间流速均匀分配,有效地解决了平衡重波动问题。     

基于设计波法的FLNG整船强度评估

本文采用基于设计波法的直接计算法对270 000m3的浮式液化天然气船FLNG进行整船结构强度评估.根据FLNG具体的结构形式和数值分析的最终目的将该装置的实际结构简化,选用适当类型的单元对该装置的结构进行离散而得到FLNG的整船有限元模型.基于三维势流理论并利用中国南海波浪散布图对FLNG进行水动力分析,得到了FLNG在典型装载工况下的波浪压力分布及设计波参数.通过把FLNG承受的波浪压力、惯性力、静水压力与重力等载荷分布到有限元模型上,得到FLNG在典型装载工况下全船的应力水平、应力分布和变形情况.该数值分析结果可在FLNG的初级设计阶段为船体结构强度分析提供有效分析依据,并为FLNG上部模块的设计开发提供船体变形参考.     

基于大场景三维点云的集装箱船关键绑扎特征识别与重建

在集装箱船验收过程中,集装箱船装载绑扎系统关键绑扎特征的精度验收具有重大意义,其位置直接影响集装箱堆叠精度和绑扎杆能否成功绑扎。目前采用的验收方法依赖于人工,需要在每一舱位放置集装箱绑扎试验工装进行验证,关键绑扎特征数目众多,因此工作量大、耗时长且测量不便。文章提出一种基于大场景三维点云的关键绑扎特征识别方法,根据设计图纸对大场景点云预处理,自动提取特征可能所在的范围;采用点云匹配方法识别绑扎特征位置,根据识别结果在混合现实环境中进行特征重建。文章用实际点云数据验证了识别结果与实际结果的一致性,可实现集装箱船关键绑扎特征的特征重建。     

基于倾斜摄影技术的铁路三维实景系统开发与应用

针对铁路沿线分布区域较广、地质环境复杂、无法及时获取沿线环境及违建物信息等情况,综合利用倾斜摄影等新技术手段,设计开发京张高铁三维实景系统.与传统的遥感卫星影像等展示方式相比,该系统能准确、完整地表达铁路沿线及周边各类建筑物,并将铁路建设期、竣工验收期及运营期的资料、数据进行集中式管理.该系统的应用实现了运维人员对高铁...     

隧道工程数字信息化施工关键技术及应用

针对隧道工程地质及环境条件复杂,不可预见安全风险因素多,质量控制和环水保要求高,施工组织协调任务重,研究采用数字信息化技术实现隧道工程安全优质高效施工建设。首先,研究提出基于BIM的隧道施组进度跨任务综合预警方法和基于BIM的三维可视化进度精细化管理;其次,研究基于数字视频分析、短距离人机定位技术实现隧道内人员和机械设备安全定位管理,基于BIM、物联网、物探法、钻探法、自动监测等隧道施工不良地质超前探测预报预警、围岩变形动态监控量测、安全步距动态分析监控、有害气体监测预警等隧道工程施工多维度安全风险监控;再次,研究BIM、三维扫描、移动互联等新技术与隧道施工开挖业务融合,实现对隧道工程施工超欠挖和平整度、衬砌防脱空以及工程实体质量专业分析和自动预警等;最后,结合实际工程应用验证关键技术和应用效果,为隧道工程施工建设数字信息化管理提供借鉴参考。     

砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D（隧道直径）~1.3D与0.9D~2.3D.      

三维激光扫描仪在高速铁路轨道线形测量中的应用

为解决传统轨道检测小车测量作业效率低、成本高、数据形式单一等问题,采用基于自由测站的三维激光扫描仪进行点云数据获取,通过对仪器技术参数及扫描模式分析,对点云平面及高程坐标精度推算,确定了设站模式、作业线路、设站间隔。结合16 km隧道内既有铁路轨道线形测量工程实例,对比了轨检小车与三维激光扫描仪在人员、设备以及作业用时方面的差别;通过对414站扫描设站精度进行统计,推导计算得出点云坐标平面精度可达2.45 mm,高程精度可达1.06 mm。通过自主研发软件提取轨道中线三维坐标,采用稳健平滑滤波进行去噪处理,结果表明,点云中线坐标与静态轨检小车测量结果横向偏差平均值为2.7 mm,高程较差平均值为3.9 mm。