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.     

水下容器开启过程流场特性仿真研究

水下容器开启过程中,海水快速灌入容器内,对载体的平衡产生较大的影响.采用Mixture多相流计算模型求解气液两相流场,网格更新方法采用域动分层法,对不同开启角度进行数值计算.结果表明:开启角度越小,容器底部压力和容器内部进水量波动越大,且峰值越大,随着开启角度的增大,两者波动范围有所减缓,研究成果可为水下容器总体设计、系统使用流程优化提供理论支撑.     

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.     

焊接残余应力对深潜器耐压球壳承载能力的影响

耐压球壳通常采用焊接方式将两个半球壳连接成整球,在焊缝处产生的接近材料屈服强度的焊接残余应力对球壳的承载能力有多大的影响,是否需要做焊后消除残余应力处理,将直接影响球壳的安全性和生产成本。而现有对球壳极限强度计算,无论是理论计算还是数值计算,均只考虑了球壳初始缺陷中的几何缺陷对球壳极限强度的影响。该文将在现有的耐压壳极限强度设计公式基础上,采用数值计算的方法对耐压球壳的焊接过程进行数值模拟,得到焊后球壳的焊接残余应力分布,并在此基础上考虑残余应力对球壳极限强度的影响,结果表明,对于大潜深厚球壳,焊接残余应力对耐压球壳承载能力影响不显著,为大深度潜器耐压球罐是否需做焊后消除残余应力处理提供了一定的参考依据。     

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.     

全海深双球连接耐压舱的结构设计探索

钛合金耐压球壳被广泛地应用于大深度载人潜水器.但是,由于受到材料强度的限制,若采用成熟的Ti-6Al-4VELI来设计3人型的全海深载人舱,其壁厚将超出很多国家的现有制造能力.为了解决这一矛盾,该文提出了一种新的双球连接的方案,并以中国船级社最新的强度标准作为优化约束条件,用有限元分析法对这种结构形式进行了优化设计.最后,对双球结构方案与传统单球方案作了比较.     

封堵三通卡球原因分析及封堵设备改进设计

文中简述了某天然气管道A站-B站段内检测通球过程中封堵三通处出现的卡堵问题,结合通球、封堵等工程实践,对卡球原因进行了分析,发现了塞堵的设计缺陷,通过理论计算提出了塞堵的优化设计,解决了塞堵无旋转限位的问题,并对优化设计后期实践应用可能存在的问题提出了解决办法,对天然气管道带压封堵、通球,提高输气效率等具有参考意义。     

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.