格子Boltzmann方法在串列双圆柱绕流数值模拟中的应用研究

基于格子Boltzmann方法,对二维静止串列双圆柱绕流进行了数值模拟,并将模拟结果与已有研究结果进行了对比分析。为提高计算效率和计算精度,采用了多块网格耦合算法,并在圆柱曲边界处采用了较为精确的边界处理方法。提取了圆柱的升阻力系数,讨论了圆柱间距对圆柱受力情况和尾流特征的影响。数值模拟在雷诺数Re=200条件下进行,对两圆柱中心间距为1.5~4.0D(D为圆柱直径)之间的典型间距进行了数值模拟,获得了圆柱升阻力系数以及尾流中涡和流线的变化,验证了临界间距的存在,模拟结果和已有研究结果符合得较好。     

基于克隆选择优化的多船转向避碰决策

基于船舶碰撞危险度计算模型,在多船会遇态势下,利用克隆选择优化算法,本文提出一种最优转向避碰幅度计算方法。确定了最近会遇距离(DCPA)、最近会遇时间(TCPA)、两船距离、相对方位、船速比5个主要因素的隶属度函数,并考虑航行区域状况、能见度情况和船舶的操纵性能等对船舶碰撞危险度的隶属度函数修正。基于船舶碰撞危险度和航程损失的多目标函数优化,通过分克隆选择优化算法,在《国际海上避碰规则》约束的可行域空间内,获取全局范围内的最优解。仿真结果表明克隆选择优化算法对于处理多船会遇态势下的让路船转向避碰决策的有效性。     

多港口多船舶同时行进下航行调度的数学模型设计

为了提高多港口多船舶同时行进下船舶航行的畅通性,进行航行调度数学模型的优化设计,提出一种基于并行网格控制的多港口多船舶同时行进下航行调度的数学模型,采用均匀阵列分布模型构建船舶航行的网格结构模型,在齐次Sobolev空间构建船舶均衡调度的非线性微分控制方程,采用对合Cauchy-Hadamard积分控制方法进行调度模型渐进寻优,在Lyapunove有限域中得到全局调度的平衡性边界条件,实现船舶航行的并行优化调度。仿真结果表明,采用该模型进行船舶航行调度能提高港口的吞吐量,航线的运载能力增强,调度模型的稳定性较好。     

斜拉索-磁流变阻尼器多性能约束下的减振控制算法

提出一种极点和方差指标约束下的斜拉索-磁流变减振控制算法。基于Halmiton原理与切比雪夫级数求解方法建立斜拉索-阻尼器减振控制系统状态空间方程。以极点表达减振控制快速性和稳定性约束,以方差表达小振幅和振速约束,基于凸优化理论,给出满足相容快速性、稳定性、小振幅以及振速指标约束下的磁流变半主动减振控制算法。最后,以某斜拉桥C20号斜拉索为例进行仿真验证。结果表明,给出的减振控制算法能保证斜拉索在随机外界激励下的快速性稳定性,且有效抑制拉索的振幅,减振效果良好。     

基于插补原理的船体复杂曲面加热线布置方法

船体曲面成形技术是船舶加工过程中重要的环节。如何更好更快实现船体复杂曲面加工,一致以来备受国内外学者的关注。本文借鉴插补原理,对传统船体复杂曲面加热线布置进行了优化设计,得到了圆弧形板、s形板、帆形板和马鞍板的加热线。采用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,分析四种加热线下钢板变形情况,并通过实验检验了插补形式下的船体曲面成形效果。结果表明：(1)插补算法得到的船体曲面加热线路程比传统加热线路程节约75%以上。(2)对有限元计算位移进行曲面拟合,得到的预测模型与实际船体曲面基本一致。(3)实验了四种曲面加热线,并将有限元预测位移与实验进行对比,二者误差在6%以内,有限元计算与实验结果基本吻合。该方法降低加工时间,提高加工效率。     

不同冷却方式对大尺寸钢板感应加热成形的影响

为有效解决船用中厚钢板复杂曲面加工问题,本文探究了空气冷却、正面水冷和反面水冷方式对大尺寸钢板弯曲成型的影响因素。首先采用COMSOL Multiphysics仿真平台模拟了电磁感应加热和冷却变形多物理场同步耦合过程,然后分析了各种因素对大尺寸钢板弯曲成型影响,最后通过实验验证了有限元模型的可靠性,并对感应加热弯曲成型效果进行评估。研究结果表明:(1)相对于水冷,空冷对钢板Y向位移改变效果显著。(2)相对于空冷,水冷对钢板角位移的改变影响明显。(3)当频率为50kHz时,电流频率对表面温度和角位移影响显著。(4)当钢板长宽比≥1:2时,Y向位移的增加比较显著;当长宽比≈1:1时,角位移的改变比较明显。     

基于碳排放考量的集装箱海陆多式联运模式选择

为使集装箱海陆多式联运模式选择能更符合节能减排的要求,分析碳排放影响因素并建立海陆多式联运碳排放计算模型和运输成本计算模型,在此基础上建立基于碳排放量、运输成本、运输时间的多目标决策模型,通过决策模型进行联运模式的比较选择。以哈尔滨市至泰安市的集装箱海陆多式联运为例,应用以上多目标决策模型得出"铁―海―铁联运"模式为最优方案。     

基于多智能体仿真的自动化集装箱码头合理通过能力研究

针对自动化集装箱码头泊位合理通过能力评估问题,基于多智能体仿真建立采用"双小车岸桥(DTQC)+自动导引车(AGV)+自动化轨道吊(ARMG)"工艺的自动化集装箱码头装卸作业模型,对顺岸布置的自动化码头通过能力与码头服务水平、泊位数量之间的关系进行研究。仿真结果表明:码头服务水平(AWTAST)与泊位通过能力呈明显负相关关系,且在一定码头服务水平下,泊位合理通过能力随顺岸式码头泊位数量的增加显著提高。基于仿真结果进行公式拟合,提出了自动化集装箱码头的泊位合理通过能力估算方法,可以为自动化集装箱码头规划与运营提供决策支持。     

三维地面模型测量技术在水运工程中的应用

码头、航道等水运工程的三维设计、BIM设计需要更精细的、直观的、全覆盖的三维地面模型。利用多波束测深技术、无人机航测技术和三维激光扫描技术采集高精度的测量点云数据,基于AutoCAD、Civil 3D等软件平台,建立高精度、直观的三维地面模型的技术方案,结合工程实例进行论证分析。结果表明,从陆域到水域再到局部重点建构筑物三维测量内外业技术解决方案合理、效果显著,能较好地满足三维设计、BIM设计等要求,具有较高的应用和参考价值。     

长江口南汇边滩短期冲淤变化分析

南汇边滩位于长江口和杭州湾的交汇地带,受长江口和杭州湾北岸两股潮流的控制,近年来由于低潮滩促淤围垦工程导致其水流和泥沙运移、沉积和地貌发生了显著的变化。根据2006—2008年南汇边滩测图及2007年11月—2008年11月每个季度的9个断面测量资料,结合区域内的泥沙沉积特征,探讨南汇边滩对周边涉水围垦工程和流域来水来沙变异做出适应性地貌耦合过程之后的近期冲淤演变规律,着重探讨季节性冲淤特征。结果表明:年度上南汇东滩以淤长为主,南汇南滩以冲刷为主。不同季节南汇边滩冲淤变化过程存在很大差异:平面上,南汇边滩等深线夏、冬季以淤进为主,春、秋季以蚀退为主;垂向上,南汇东滩断面呈春夏秋冲淤交替、冬季淤积的态势,南汇嘴断面呈秋季冲刷、冬夏季淤积的态势,而位于南汇南滩的断面则呈秋冬季冲刷、春夏季淤积态势。南汇东滩沉积物粒径总体上较细,东滩与南滩交汇处的南汇嘴附近中值粒径相对较粗,南汇南滩浅滩沉积物颗粒中值粒径最粗。