基于区域控制器的列车安全位置计算

由于通信延时和测距误差的存在,ZC(区域控制器)需根据列车汇报的位置,综合考虑列车当前运行速度和通信延时等因素,进行列车安全位置的准确计算。介绍了ZC计算列车安全距离的前提,详细阐述了列车安全位置计算的原理,分别探讨了本ZC管辖范围与相邻ZC共管区范围的列车安全位置计算原理和计算原则,并总结了不同异常情况的处理原则。     

特种荷载作用下高速铁路路基本体参数敏感性研究

为研究高速铁路路基本体参数对特种荷载的敏感性,建立有限元模型并设计正交试验进行参数敏感性分析。参考汉巴南客专CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基结构,结合瞬态动力学理论与人工边界方法,进行参数化有限元建模;设计正交试验,改变路基本体材料参数得到相应动力响应;利用极差分析和方差分析两种方式研究路基本体力学参数对特种荷载的敏感性。结果表明：路基本体弹性模量E对各项动力响应的敏感性最大且远大于其他参数,适当采取压实措施增大路基本体弹性模量对高速铁路路基承受特种荷载有显著防护效果,但结合振动加速度a计算结果,E值应该控制在150 MPa左右最为合适;路基本体填料塑性参数c、φ对特种荷载作用下高铁路基动力响应影响作用较小,即机动站坪设计对岩土填料种类并无特殊要求。     

基于最小舵系能耗的操舵策略计算方法

对舵系能耗的构成进行计算分析,结合船舶操纵运动数学模型（MMG）建立舵系能耗计算方法,针对具体算例求解以最小舵系能耗为目标的最优操舵策略,讨论相关变量条件对操舵策略及舵系能耗的影响。结果表明：该计算方法具有可行性;对于算例船舶,以10°舵角操舵是使艏向角改变60°的最优操舵策略;不同的舵压力中心位置、舵阻力特性和初始航速条件不会改变算例船舶给定目标任务下的最优操舵策略。研究结果可为船上智能驾驶系统或驾驶人员做出操舵决策提供有效的算法支撑。     

大型船舶艏侧推槽道布置参数优化

为减小侧推槽道带来的船体阻力增值,以某集装箱船为研究对象,开展槽道布置参数优化研究。以设计工况下的总阻力最小为优化目标,以侧推槽道的纵向位置和垂向位置为设计变量,在设计空间内采用全因子法采样,并进行数值仿真,得到样本响应值构成样本空间;采用响应面法构建代理模型,并采用模拟退火算法对该模型进行寻优。结果表明,优化船的阻力性能相比原始船有明显改善,设计工况下的总阻力减小1.7%。     

无轴轮缘推进器流热耦合研究

无轴轮缘推进器将永磁电机与螺旋桨集成一体,螺旋桨旋转时对电机电磁损耗与流场换热特性产生影响,进而改变各部分的温度分布。采用有限元法（FEM）计算推进电机的电磁损耗,采用有限体积法（FVM）建立流体场和温度场仿真模型,对推进器的电磁-流-热耦合问题进行仿真分析。通过对比仿真和试验结果,验证了流热耦合仿真方法的有效性。在此基础上,推导了螺旋桨转速与集成电机的损耗关系,并利用仿真模型分析了在不同进速系数、不同转速、不同间隙下推进器电磁损耗及流体场对推进器散热的耦合影响。结果表明,外域水流对推进器的温升影响较小,当间隙流速达到一定程度时散热减缓;推进器螺旋桨转速与集成电机电磁损耗存在幂次方关系;推进器主要靠间隙流体的流动带走热量,间隙大小会影响推进器散热,应合理选择推进器间隙尺寸。     

基于独立覆盖等几何壳的盾构隧道虚拟接头试验方法研究

针对工程类比、物理试验、数值模拟在深埋、大断面、异形盾构隧道接头抗弯刚度获取与性能研究时的局限,建立了基于独立覆盖等几何壳的虚拟接头试验方法与平台。研究讨论了虚拟试验实现的关键理论、算法与技术,对照物理试验分析了虚拟试验的可行性与优势,并采用虚拟试验分析了某大断面深埋隧洞的接头抗弯性能及其影响因素。研究结果表明：在虚拟试验平台中输入非敏感参数即可获得与物理试验吻合的接头抗弯曲线,其计算代价仅约为实体有限元模型的0.75%;在研究范围内,大断面深埋隧道接头刚度取值范围为2.98×10⁵～2.57×10⁶kN·m/rad,接头刚度随管片变形缝长度增大而明显减小。     

考虑通风条件影响的横贯浸水装置模型试验研究

SOLAS2020生效后,横贯浸水装置在邮轮设计中的重要性进一步提升,其中因通风条件改变引起的空气压缩对横贯浸水过程影响较大。论文通过横贯浸水装置模型试验得到其平衡进水过程,探究空气压缩对横贯浸水装置的影响,并对横贯浸水过程开展不同湍流模型的数值计算。研究表明,横贯浸水装置可明显改善舱室破损进水时的大横倾角,合理设置横贯浸水装置中不同舱室的通风条件可有效减小破损进水时的大横倾角;在常见的湍流模型中,realizablek-ε模型更适用于进行横贯浸水过程的数值仿真分析。研究成果可为大型邮轮横贯浸水装置的设计提供参考。     

基于GA-BP神经网络的螺旋桨水动力性能预报方法

为了快速预报螺旋桨水动力性能,提出一种遗传算法优化BP神经网络（GA-BP）的螺旋桨水动力性能快速预测方法。采用计算流体力学（CFD）方法,使用FLUENT软件对P4119螺旋桨水动力性能进行仿真计算,结果表明CFD方法可替代敞水试验获取螺旋桨水动力性能。采用CFD方法计算100组不同系列螺旋桨的水动力性能,建立GA-BP神经网络螺旋桨水动力性能预测模型,以计算所得的100组数据为模型的学习样本,选择其中的80%为训练集,10%为验证集,10%为测试集,对比分析传统BP神经网络和GA-BP神经网络模型的预测效果。结果表明,GA-BP神经网络预测结果预测精度更高,能够满足快速预测螺旋桨水动力性能的要求。     

基于CFD的直接进气系统在船舶上的研究与应用

为进一步降低船舶能耗,该文以某大型散货船为研究对象,提出直接进气系统的设计方案。基于计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）数值模拟法,对设计的合理性进行分析,并对直接进气系统在实船上的应用进行探讨。理论分析与实船验证结果表明：进气风道内流速与设计流速相符,直接进气系统总阻力远低于许用限制值,通过增压器的自吸能力可直接吸入舷外空气,系统设计合理;应用该系统后,主机、辅机油耗降低,机舱风机运行总能耗降低50%,初始投资回收周期短,可降低船舶运营成本。     

考虑实际约束的沉箱底板内力计算

沉箱为薄壁构件,沉箱外壁和隔墙厚度通常小于底板厚度,难以对底板施加有效约束,不满足现行规范的四边固结板假设。通过采用有限元模型模拟沉箱外壁和隔墙对底板的实际约束效果,分析沉箱底板内力分布规律,并与四边固结板计算结果进行对比,表明按照四边固结板计算的跨中弯矩偏小10%左右,当不存在悬臂趾板时,四边固结板计算的支座弯矩偏大25%;当存在悬臂趾板时,四边固结板计算的支座弯矩偏小,偏差程度与悬臂趾板尺度有关。相关结论对沉箱的设计具有指导意义。