湍流喷注噪声定律的发展

  目的  为研究水下射流噪声特性,  方法  应用Lighthill声类比计算轴对称直喷管的自由射流声场特性,借助FLUENT仿真软件并采用大涡模拟法计算该直喷管的水下射流流场,最后基于混响法进行实验验证。  结果  结果表明：稳态射流流场的核心区长度与流速无关,核心区长度约为喷管直径的8倍;射流噪声辐射功率与流速的8次幂成正比;不同流速下的射流噪声功率谱在低频段的差异较大,在高频段的差异则显著减小,且辐射噪声能量主要集中在低频段,但流速增加后射流噪声的主要贡献将向高频段移动。  结论  在射流噪声计算仿真方面,将大涡模拟法和Lighthill声类比相结合是一种有效的分析手段。     

基于鲁棒性的船体中横剖面多目标优化

工程应用中在进行鲁棒性优化设计时,要求所求出的解既要具有较高的质量,又要满足一定的鲁棒性要求。将鲁棒性优化问题转化为一个双目标的优化问题,即一个目标为解的最优性,另一个目标为解的鲁棒性,并针对一艘最大应力接近许用应力的多用途船进行基于鲁棒性的中横剖面优化设计。首先,用支持向量机的方法建立船体舱段的近似模型,用于求取舱段的最大应力,并结合蒙特卡罗积分的思想构造出表示最大应力鲁棒性的函数;随后,以最大应力最小和最大应力的鲁棒性函数值最小为目标函数,设计出一种求解鲁棒性最优解的粒子群多目标优化算法。优化结果不仅能降低船体结构的最大应力,同时还可较大程度地提高最大应力的鲁棒性,证明了该方法的可行性。     

城市快速路出口编号设置方法及效果评价--以无锡为例

为保障驾驶人能快速确定出口位置,城市快速路出口编号逐渐被很多城市所应用。由于国家标准未对此进行相关规定,导致我国很多城市的出口编号标志存在不惟一、样式不统一等的问题。在调研的基础上,提出了采用数字与文字相结合的编号方法能够准确反映道路特征、流向特征,并确保了出口编号的的惟一性,以无锡快速内环西快速路的出口编号标志设置为例进行了详细解析。最后通过比较设置出口编号标志前后,被测试驾驶人对快速路出口位置的识别时间的改变情况,发现50%测试者的视认性都得到了一定程度改善,验证了快速路出口编号方法的可行性和有效性。     

全站仪RDM法与3D量测法量测隧道变形精度对比

根据测量学原理和误差传播定律, 分析了全站仪自由设站对边量测(RDM) 法和三维坐标(3D) 量测法, 建立了2种量测法的隧道变形精度分析模型, 利用中误差评价隧道变形量测精度, 推导了2种方法量测隧道变形的中误差计算公式, 并以某三车道公路隧道为例, 对2种方法的量测精度进行了对比和验证; RDM法通过三角高程测量原理和三角余弦定理得出任意点之间的水平距离、高差和斜距, 根据任意测点之间的三角几何关系得到隧道变形; 3D量测法从任意观测点观测若干已知点的方向和距离, 通过坐标变换计算各测点坐标, 根据各测点坐标得到隧道变形。分析结果表明: 采用RDM法和3D量测法量测隧道拱顶下沉的精度评价公式相同, 而量测隧道水平收敛的精度评价公式不同, RDM法的精度优于3D量测法, 且随着全站仪到量测断面距离的增加, 差值逐渐增大, 当距离为100 m时, 两者精度差值已增大至0.43 mm; 在三车道公路隧道中, 当距离为40~60m时, 2种方法量测隧道水平收敛的精度均为最高, RDM法可达0.61~0.68mm, 3D量测法可达0.78~0.84mm; RDM法和3D量测法量测的隧道拱顶下沉曲线平滑、圆顺, 拟合度都大于0.95, 而在量测隧道净空收敛方面, RDM法的曲线拟合度大于0.9, 3D量测法的曲线拟合度小于0.9, 因此, RDM法量测精度优于3D量测法。     

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。     

沥青混合料体积指标对沥青路面抗滑性能的影响

为研究沥青路面抗滑性能与沥青混合料体积指标的关联, 揭示不同体积指标对抗滑性能的影响程度, 采用真空法和塑封法对不同AC-16型沥青混合料进行密度试验, 对比了空隙率、矿料间隙率、有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率等体积指标; 对沥青混合料进行室内磨光试验和摆值测试, 采用Asymptotic模型拟合其抗滑性能的衰变趋势, 得到了抗滑初值、稳定值与减幅等参数; 建立了体积指标与抗滑性能的函数关系, 并应用灰色关联理论分析了不同体积指标与抗滑性能之间的灰色关联度排序。研究结果表明: 不同体积指标对抗滑性能的影响存在差异, 随着沥青混合料空隙率和矿料间隙率的增加及有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率的降低, 沥青混合料的抗滑性能增大; 灰色关联度排序为空隙率最大, 矿料间隙率其次, 再次为有效沥青饱和度, 粗集料框架间隙率最小, 可见空隙率是影响抗滑性能的最主要因素, 矿料间隙率对抗滑性能影响显著, 有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率的影响程度不大; 在设计、施工中, 可通过合理控制混合料空隙率, 调节混合料密实状态和紧密状态等方式提高沥青路面抗滑性能。     

舰船备件配置研究现状与思考

备件是舰船装备进行正常检修或应急修理的保障性物资,舰船备件配置水平的高低直接影响舰船装备保障的能力与费用。在舰船维修体制分析的基础上,通过对国内外舰船备件配置文献的梳理研究,依据不同的理论基础与数学模型,总结基于历史数据、METRIC理论和系统可靠性的配置方法,并对这些方法的优势与不足进行分析对比。在此基础上,提出考虑部件重要度、混合约束下的多目标优化以及备件共用策略优化这3个舰船备件配置研究未来的发展方向。     

船舶尾轴机械密封面形状对密封性能的影响

针对船舶轴系轴线弯曲、轴系不对中、尾轴承磨损、螺旋桨水动力等多种因素导致的船舶尾轴机械密封性能不稳定问题, 应用经验公式与ANSYS有限元法, 研究了球面与平面2种密封面形状对密封性能的影响规律。在水深为200、400、600 m情况下, 分别建立了球面与平面密封面的热-结构耦合模型, 比较了2种机械密封的密封面接触面积、泄漏量、密封准数与单位面积摩擦功, 分析了2种机械密封面形状对变形、接触压力与温度等关键参数的影响规律。研究结果表明: 相同水深下, 球面密封的间隙区域与最大间隙均小于平面密封, 球面密封接触压力变化较平面密封平缓, 其最大接触压力仅为平面密封的40%~50%;随水深的增加, 2种密封面的接触压力、温度与变形均增大, 密封面的接触区域缩小, 间隙区域不断扩大; 当水深由200 m增加到600 m时, 球面密封的接触节点由10个减少为6个, 平面密封的接触节点由7个减少为4个; 当水深为200 m时, 球面密封面的最高温度比平面密封面低5.499℃; 球面密封的接触面积、泄漏量、密封准数与单位面积摩擦功均优于平面密封。可见, 球形密封能够提高船舶尾轴机械密封性能。     

高寒冻融环境下隧道结构服役性能预测模型

为分析高寒大温差冻融环境对公路隧道衬砌结构长期服役性能的影响, 采用现场测试方法得到了姜路岭隧道洞口温度变化规律, 基于室内冻融循环试验拟合了冻融环境下衬砌混凝土力学性能劣化计算公式, 应用荷载结构法建立了高寒冻融环境下衬砌结构服役性能的时空预测模型。研究结果表明: 铺设厚度为5cm、导热系数为0.03 W·(m·℃)^-1的保温层后, 姜路岭隧道1年内经历的等效室内冻融循环次数从8下降为0.32;无保温层且混凝土饱水条件下, 5、10、15、20年后拱脚处截面安全系数相对于刚服役时分别降低了0.6%、23.7%、41.1%、69.8%, 二次衬砌服役20年后安全系数已不能满足结构承载的要求; 铺设厚度为5cm、导热系数为0.03 W·(m·℃)^-1的保温层后, 二次衬砌服役100年后安全系数仍能够满足承载要求。可见冻融循环的剧烈程度对衬砌结构长期服役性能影响显著, 保温层能有效改善混凝土的冻融环境。     

基于粒子群算法的城轨列车节能驾驶优化模型

为了降低城市轨道交通中列车在站间运行的能耗, 研究了列车的站间节能驾驶策略, 在考虑线路限速和坡度的情况下, 建立了时间约束下的列车节能优化模型, 采用粒子群算法优化目标速度序列得出了列车节能驾驶策略。节能驾驶优化方法通过2个阶段来实现, 第1阶段在站间运行时间不变的情况下, 采用粒子群算法优化了列车在站间的节能驾驶策略, 得到了运行时间和能耗的关系, 第2阶段在多站间总运行时间不变的前提下, 将运行时间进行重新分配, 得到了列车在全线运行的节能驾驶策略。以北京地铁亦庄线实际线路数据和车辆参数为基础, 对优化方法进行仿真验证。仿真结果表明: 经过第1阶段的优化, 列车在万源街-荣京东街的单站间运行能耗降低了6.15%, 经过第2阶段的优化, 列车在多站间总运行能耗降低了14.77%。可见, 优化模型可以有效降低列车的运行能耗, 为列车时刻表的编制提供依据。