基于LQR限宽水域中KVLCC2操纵运动控制研究

在航道宽度受限制的水域中,船舶会受到岸壁效应的影响,横向力与首摇力矩将发生变化,这会对船舶的航行安全产生不利的影响.鉴于此问题,本文应用现代控制理论最优控制LQR方法,对在限制水域中航行的超大型油轮KVLCC2的操纵运动进行控制研究.为便于LQR控制器的设计,采用线性状态空间形式的操纵运动方程,基于数值模拟获取的相应线性水动力系数,计算出使目标函数值最小的增益矩阵K,从而得到满足最优控制规律的时域舵角变化,实现对不同宽度水域中船舶运动的最优控制,并与极点配置控制法作比较,验证LQR控制器的优越性.结果表明,当船岸距离d/L≥1.2时,船舶基本不受岸壁效应的影响,控制幅度极小;当岸壁距离d/L=0.25时,摆舵角度将超过6°,同时船舶前进速度也将下降,下降幅度将超过前进速度的10%,岸壁效应明显.     

均匀流中螺旋桨无空泡噪声数值预报方法验证分析

为了分析敞水螺旋桨噪声性能,以某一螺旋桨为研究对象,采用大涡模拟方法对其敞水水动力性能进行计算,所得结果与试验值误差较小;然后运用基于无限元方法的声学软件Actran对螺旋桨的无空泡噪声进行数值模拟,并对特征点频谱曲线、螺旋桨声压云图、声指向性与衰减特性进行分析,得到单极子噪声特性-径向声压级高于轴向声压级,并且随着距桨中心距离的增大,声压级衰减速度减小,径向与轴向声压级差距缩小;验证数值预报方法的有效性,为船桨一体噪声数值模拟提供参考.     

波浪中破损船舶的运动响应研究

波浪中破损船舶的运动会同时受到波浪激励和进出水的影响,而船体运动也会影响进出水过程,二者的相互影响机理十分复杂.本文重点研究波浪中破舱进出水对船舶运动响应的影响,文中首先基于势流理论建立了考虑破舱进出水的4DOF(横荡-垂荡-横摇-纵摇)相互耦合时域预报方法,在计算中假设舱内的液面水平,利用修正的伯努利方程模拟破舱进/出水,利用Ikeda's经验公式修正阻尼系数.然后以一艘ITTC破损稳性标模为例,研究了波浪中考虑破舱进出水的数学模型以及破舱进出水对运动响应的影响,并研究了不同自由度、破舱口位置对运动响应的影响.研究表明,本文基于势流理论建立的时域预报方法可以定量的预报破损船舶的运动响应.     

油田注水管道的腐蚀研究与缓蚀剂评价

油田注水管线所输送介质复杂,腐蚀现象严重,存在安全隐患,一旦因腐蚀泄漏就会造成巨大的经济损失。因此,开展油田注水管道的腐蚀研究及采取措施减缓腐蚀具有重要意义。为此,对某油田注水管道现场采集注入水样及腐蚀产物,通过X-射线衍射及X-射线能谱仪进行分析,分析结果表明腐蚀产物主要是碳酸钙,同时含有一定量的氯化物、碳酸亚铁、硫化物等成分。通过电镜扫描腐蚀产物的微观形貌,发现存在氯离子腐蚀。并通过ICP-OES分析输送介质组分,针对其腐蚀特点及输送介质组分,采用失重法及电化学方法评价了引入季铵盐的咪唑啉缓蚀剂HJD2最佳质量分数及缓蚀机理,实验结果表明该缓蚀剂对该注水管道具有较好的缓蚀作用,在现场注水温度下,最佳质量分数(0.06%)时的缓蚀效率为95.1%,通过注入该缓蚀剂可以有效地减缓该注水管线的腐蚀,延长管线的使用寿命。     

江苏丰立码头工程定点流速流向的观测与分析

结合长江下游某工程定点流速、流向观测和实测数据分析,认为在受海潮影响较大的测区水域,定点流速、流向观测数据比表面流速数据能够更准确和全面地反映流场情况。建议长江下游水上工程项目要进行定点流速、流向观测。     

曹妃甸港区规划测量水位控制的探讨

唐山港曹妃甸港区规划工程测量项目,测量范围东起大清河口(捞鱼尖),西至南堡西侧,向南测量至-20 m等深线附近水域,其岸线长达61 km,测量面积达到1 148 km<'2>,是一项超大型的测量工程.结合曹妃甸港区规划工程测量,主要阐述如何对临时水位站进行布设,以及如何解决曹妃甸理论最低潮面与当地理论最低潮面的转换关系.     

甲板上浪问题的二维数值模拟

以连续性方程和N-S方程为控制方程,采用源造波理论和技术,建立了具有造波和消波功能的二维数值波浪水槽,并使用VOF方法追踪自由面来模拟二维情况下的甲板上浪问题.文中就迎浪状态下的固定FPSO和横浪状态下的运动船体断面模型所遭遇的甲板上浪现象分别进行了数值模拟研究.船体的运动规律通过势流理论计算结果给定,在上浪现象模拟计算时,船体的运动采用移动网格技术实现.研究表明,计算结果与试验结果相当吻合,该方法可以用于甲板上浪现象的预报和模拟,可以用于分析预报甲板上浪对浮体的破坏作用.     

小型高速水洞收缩段的优化设计

简要介绍了小型高速水洞收缩段设计的原则,收集对比了几种典型的收缩曲线。利用商业化的计算流体动力学软件—Fluent,结合实例,采用二维轴对称模型对收缩段的长度进行了选择,对不同收缩曲线型面的流场品质进行了对比分析:优化的三次曲线(n=7、xm=0.4)或Batchelor-Shaw曲线的出口流场均匀性较好,移轴的Witozinsky曲线出口湍流度较小,五次方曲线进出口损失水头较小;采用三维对称模型简单模拟了矩形截面的情况,结果显示其出口截面上的流速和压力等值线近似呈圆形,沿轴向进口和出口附近壁面会出现流速的降低和过冲,角部附近速度分布严重不均匀。     

时间反演在浅海波导环境中的应用研究

本文基于伪谱方法对浅海波导环境中的时间反演聚焦和时间反演主动声纳进行了计算,给出了声源频率为100Hz的正演和反演声场分布的演化过程。     

无石棉隔膜在碱性电解水领域的应用

介绍了碱性固体电解质和聚苯硫醚非织布两种无石棉隔膜在碱性电解水领域的应用,它们耐高温、耐腐蚀、隔膜电阻低、测试时间内电性能优良,作为石棉隔膜的替代物具有一定研究价值。