基于混合法的内部结构声分析

有限元法（FEM）是广泛接受的分析耦合结构声（SA）系统动力响应的预报工具。由于随频率增加计算模型也增加导致基于单元的方法在实际中约束在低频段。一种替代方法是基于间接Trefftz法的基于波动方法（WBM）。但WBM的不足之处在于高计算效率只针对中度复杂的几何模型。为了利用两者的优势：FEM的广泛应用和WBM的高收敛特性,提出了混合FE-WB预报法（FEM-WBM）。基本原理是将FE模型中较大且几何简单的部分采用WBM代替。得到的耦合模型仍具有较少的自由度。简要描述了FEM、WWBM以及混合FEM-WBM的理论基础。最后将该方法应用于一个简单的结构声模型,理论分析结果与数值仿真计算结果吻合较好,该混合方法有潜力覆盖中频段。     

应用广义拟余能原理研究流固耦合问题

水动力学与固体力学交叉的流固耦合理论是船舶与海洋工程结构响应分析与直接设计的重要工具.本文应用卷变积方法,按照广义力和广义位移之间的对应关系,将弹性动力学的基本方程卷乘上相应的虚量,然后积分,代数相加,并考虑到体积力和面积力均为伴生力,建立了非保守系统初值问题的两类变量的广义拟余能原理.应用广义拟余能原理研究流固耦合问题,分析了结构的动力响应,给出同时求解力类量和位移类量两类变量的计算方法.     

变工况下船舶艉轴机械密封端面温度场数值分析

以变工况下的船舶艉轴机械密封环为研究对象,采用整体接触耦合法对其进行了热力耦合作用下的温度场有限元计算,重点介绍了船舶艉轴密封环稳态温度场数学计算模型和热流密度载荷的施加思路,依据接触表面的温度连续性条件对变工况时密封端面的接触状况及温度变化趋势进行了分析.结果表明:转速、海水压力以及载荷系数都是引起端面温升的重要原因,各工况下静、动环接触区温度相同,非接触区静环端面温度高于动环,且在热力耦合作用下,密封端面发生锥形变形,呈现开口间隙.     

一种舰船低频电磁干扰的整改方法与试验研究

为解决声呐系统的低频电磁干扰故障,基于电磁干扰三要素中的辐射耦合路径,提出了一种采用坡莫合金与波纹管相结合的电磁屏蔽整改方法。首先分析了电磁干扰的形成机制以及舰船平台上的常见类型,采用对比试验与电磁环境测试,掌握了此次电磁干扰的耦合路径;通过电磁屏蔽试验以及试验改进,验证了整改方法的可行性。在舰船上实施改进的整改方法,测试结果证明了该方法的有效性,解决了声呐系统的低频电磁干扰故障。     

复杂外形潜水器的动力学建模

为建立复杂外形潜水器精确的动力学模型,并基于模型设计控制算法,本文以DOE HD2+2无人遥控潜水器(ROV)为对象,应用计算流体力学(CFD)粘流方法与面元法预测水动力系数.为提高计算速度,在保证计算精度的前提下,采用多面体网格,进行网格优化,减少了流体域的网格总数.由于ROV几何外形不对称,基于最小二乘法分段拟合了阻尼力/力矩与速度的曲线,建立了耦合的阻尼矩阵和附加质量矩阵.最后,基于CFD计算的水动力系数建立了Matlab Simulink动力学仿真模型,并通过水池操控实验对所建动力学模型进行了有效性验证.     

金沙江宜宾段非恒定流过程及传播特性

金沙江、岷江的非恒定流调节过程较为复杂,在宜宾汇合后形成新的非恒定流向下游传播。通过近年实测资料,分析金沙江、岷江非恒定流特征及汇合效果。结果表明:宜宾段非恒定流特征与向家坝电站下泄非恒定流的符合度更高,岷江的非恒定流无典型过程;宜宾段水位变幅和金沙江、岷江水位变幅存在线性关系;涨幅在1.7 m左右,起调水位在1 m左右的泄水波可作为宜宾段非恒定流过程的典型代表,其在下游的传播速度沿程基本保持一致,衰减幅度随着距离的增加而减小。     

深水SPAR风机系统全耦合动力响应分析研究

文章采用联合开发的计算程序对深水SPAR风机的浮体、锚泊和风机各子系统进行了水—气动力的全耦合数值分析,研究了深水浮式风机系统的动力响应特点。浮体水动力计算采用基于二阶精度的混合波浪模型(Hybrid Wave Model)的MORISON公式,锚泊系统采用细长杆理论通过非线性有限元方法实现,风机系统的空气动力分析采用基于多体气动弹性理论的FAST模块。以浮体控制方程为主体,通过模块间的载荷与位移传递在每个时间步上迭代求解,形成完全耦合的时域分析方法。通过对NREL的5MW SPAR风机系统在随机海况下的水动力响应分析,验证了该方法的有效性,并分析了浮式风机子系统间的混合动力作用。     

Physical–biological coupling in spore dispersal of kelp forest macroalgae

The physical–biological linkages controlling the dispersal of spores produced by macroalgae that reside in kelp forests are complicated and laced with feedbacks. Here we discuss the fundamental elements of these interactions. Biological considerations include spore swimming and sinking speeds, their periods of viability in the plankton, and the height of spore release above the seafloor, which together determine the durations over which spores can be swept by horizontal currents before they contact the seafloor. Morphologies and material properties of canopy forming kelps may also influence the drag exerted on passing waters by the kelps, the plants' ability to persist in the face of rapid flows, and thereby the degree to which impinging currents are redirected around, or slowed within, kelp forests. Macroalgal life histories, and the size of spore sources as controlled by the dimensions of kelp forests and the density and fecundity of individuals within them, influence effective dispersal distances as well. Physical considerations encompass the mean speed, direction, and timescales of variability of currents relative to spore suspension times, the interaction of surface gravity waves with currents in producing turbulence in the benthic boundary layer, wind-driven surface mixing, water stratification, and shoreline bathymetry and substratum roughness, all of which can affect the interplay of vertical and horizontal transport of macroalgal spores. Intricate within-forest processes may induce attenuation of current speeds and consequent reductions in seabed shear, along with simultaneous production of small-scale turbulence in kelp wakes. Slower mean currents and smaller eddy scales in turn may attenuate vertical mixing within forests, thus extending spore suspension times. Further complexities likely arise due to changes in the relative rates of horizontal and vertical dispersion, modifications to the overall profiles of vertical mixing, and the creation of fine-scale secondary flows around kelp individuals and substratum features. Under conditions of more rapid currents, submergence of the surface canopy and the establishment of skimming flows at the canopy–fluid interface may introduce additional coherent flow structures that alter rates of fluid exchange to and from the forest. Many of these coupled physical–biological processes are just beginning to be examined in a rigorous fashion in kelp forests, but their potential importance is clear.     

考虑徐(温)变效应的列车与连续梁-框架墩桥耦合振动分析

为探讨预应力混凝土连续梁-框架墩桥在高速铁路设计与使用中的舒适性与安全性,以某7×16 m七跨等截面连续梁桥为例,将不同徐(温)变形组合曲线叠加到轨道不平顺谱中,并根据弹性系统动力学总势能不变原理及行成矩阵的"对号入座"法则,建立车桥振动方程及分析模型。结果表明,考虑徐(温)变形引起的桥面不平顺的桥梁响应值比未考虑其影响的值较大,而随所采用的桥面组合变形曲线的不同而变化不敏感,车辆响应中的横向加速度和横向Sperling指标接近允许值,必须予以足够重视。     

静电放电与电子设备电磁耦合关系的实验研究

利用电小单极子天线、磁小环天线和IEC61000-4-2规定的IEC电流波形标定装置组建的国内第1台静电放电电磁场测试系统，对接触式静电放电进行了系统的实验研究，确定了放电电流特征值与受试设备接受到的耦合电压之间的关系。