大洋勘探船钻探系统总体方案设计

针对大洋科学钻探的实际需求,确定大洋勘探船钻探系统总体布置原则,开展提升系统、深孔钻进补偿系统、管柱自动化系统、钻探取芯及岩芯输送系统等关键系统的选型研究,确定目标勘探船提升系统采用绞车提升系统方案、深孔钻进补偿系统采用天车补偿方案、管柱自动化系统采用柱式排管系统方案,在此基础上完成钻探系统总体方案设计,为大洋勘探船钻探系统工程建造提供依据。     

液舱旋转射流惰化模拟及优化

为探究气体惰化机理,提高惰化过程效率,对卧式椭球状LNG液舱的气体惰化过程进行数值模拟与优化。采用从椭球状液舱端部直流射流、旋转射流和混合射流的进气方式,分析气体射流流场结构和惰化效果,探究不同进气方式对惰化过程影响的机理,并提炼其惰化优化方案。结果表明：在进气流量一定时,旋转射流的惰化效果优于直流射流和混合射流,这是由于旋转射流会产生更大的进气扩张角,可大幅减少惰化死角的存在,有利于在储罐内部形成推移式惰化;旋转射流相对直流射流可节省40.4%氮气量和惰化时间,相对混合射流可节省26.2%氮气量和惰化时间。旋转射流优化方案可减少氮气耗量并节省惰化时间,提高惰化过程效率,具有较高的经济性,对于实际LNG液舱的气体惰化过程具有重要指导意义。     

考虑实时浮态调整的散货船分舱优化

以某散货船为例,在船舶主尺度、船型参数和货舱总长度不变的情况下,将货舱间横舱壁的偏移距离作为优化参数,以船舶静水弯矩和静水剪力为目标函数进行优化,寻求使船舶静水载荷达到最小的横舱壁组合,并针对货物随着舱壁位置不同而引起的浮态变化,编写实时调整压载水的程序。该程序可应用在散货船的初步设计中,对船舶分舱设计和配载布置都具有指导性的意义。     

中压直流综合电力系统燃油经济性调度策略

由于研究对象、运行要求和调控手段存在差异,陆用电力系统和传统船用电力系统的燃油经济性策略无法直接应用到中压直流综合电力系统中。针对中压直流综合电力系统的能量优化调控需求,建立综合电力系统燃油经济性调度模型,提出基于分层优化方法的系统燃油经济性调度优化算法,实现对整流发电机组出力的优化。同时,提出适用于中压直流综合电力系统燃油经济性优化调度的方法,实现对发电机出力的优化调度,并通过仿真试验验证该方法的有效性。     

米勒循环结合可变涡轮增压优化柴油机性能的仿真与试验研究

在开发一款机车柴油机过程中,利用AVL BOOST软件对柴油机工作过程进行了仿真计算,计算了不同米勒强度和不同喷油正时条件下柴油机的性能参数。根据计算结果,排除了弱米勒的方案。针对强米勒和中米勒,开展了试验研究,通过调整喷油定时、增压压力设定、共轨喷射压力,进行了多方案试验研究,试验结果表明,强米勒方案虽然可以有效降低Nox排放,但是带来PM排放升高和涡轮前排气温度升高的问题,中米勒虽然降低Nox排放的效果弱于强米勒,但是能获得比较满意的PM排放,且涡轮前排气温度远低于强米勒,综合各方面性能参数的比较结果,在满足排放要求的前提下,中米勒为优选方案。     

基于isight响应面模型的白车身轻量化研究

在保持车身结构性能不变的情况下,对白车身进行灵敏度分析,根据灵敏度分析结果,选取58个零件厚度作为设计变量,在isight中采用优化拉丁超立方方法对样本采样,对白车身弯扭刚度及1阶扭转模态进行分析,采用1阶响应面方法建立白车身弯扭刚度、1阶扭转模态及质量近似模型,近似模型拟合优度值R2均大于0.9,具有高可信度,最后通过近似模型优化方法 SQP(Sequential Quadratic Programming,序列二次规划法)完成白车身减重。优化后的弯扭刚度及1阶扭转模态都达到设计要求,在材料不变的情况下,质量减轻约23.6kg;基于isight多学科优化方法结合相应有限元分析软件在车身减重方面具有很好效果。     

深中通道西人工岛岛形对护面块体稳定性和堤顶越浪的影响

针对深中通道西人工岛特殊岛形,利用物理模型试验手段,验证最不利波浪作用下块体稳定性和堤顶越浪量。结果表明:入射波在内凹的岛壁弧顶迅速形成能量聚集,在岛端部外凸出转角处产生波能释放和漩涡流等复杂不利的波态;凹凸多变岛形也导致护面的扭王字块块体咬合性能减弱,多因素影响致使质量5 t设计护面块体失稳,经多次优化后,岛壁堤身段增加至8 t、端部转角特殊段须增加至14 t方能稳定;岛壁越浪规律为沿波浪入射处至端部转角段逐渐增加。将试验结果与规范公式计算结果、二维水槽断面试验结果进行对比,得到结论:受岛形影响下的稳定质量和越浪均偏大,尤其端部转角凸出的特殊区域,因此设计应给予关注,尽量遵循规范的相关规定,即"轴线向外侧拐,保证夹角大于150°以上"的要求。通过试验也再次验证了三维整体试验在稳定性、越浪量和优化设计方面的必要性。     

亚帆中心工程环抱形防波堤掩护效果及护面块体稳定性试验研究

针对工程环抱形防波堤平面布置方案,利用整体物理模型试验手段进行了验证。结果表明:1)掩护后传入港内波峰线发生了偏转和波能集中,致使码头局部泊稳条件不满足标准要求。将位轴线顺时针旋转15°,与波峰线平行优化布置后,则满足。2)根据越堤波浪是否冲击港内码头轴线标准,论证10.0、10.5、11.0 m共3个防波提高程掩护体,得出11.0 m是可行的。3)防波堤外侧质量6 t护面块体失稳,经多次优化后采用质量10 t则稳定,弧形转弯处勾连性护面块体受侧向波浪力作用比受正向波浪力偏于危险。4)将试验结果与规范公式计算值进行对比,前者均大,因此对于弧形转弯段的处理应给予关注,尽量遵循规范要求轴线夹角的相关规定。5)试验再次验证了三维港池整体物理模型试验在防波堤稳定性、越浪量和优化设计方面的必要性。     

基于港口群联合调度的防台锚地规模优化研究

为了丰富我国港口防台锚地规划研究、提升港口航运安全、进一步促进港口可持续发展,合理规划应急锚地容量,以船舶数量、靠港船型、锚泊面积及台风影响情况作为因素分析锚地需求,并以港口群联合调度为主要手段,考虑锚地建设成本、维护成本以及基于联合调度的船舶疏散避台航线费用,优化防台锚地建设面积,在保障整个水运系统安全的基础上,减少建设维护成本。以福建省沿海港口为实例的研究表明,在资源共享、联防联调的基础上,能够合理配置锚地资源,确定科学的防台锚地规模,保障福建航运系统安全。     

粒子群优化算法在港口船舶物流中的应用

传统的用遗传算法的港口船舶物流中存在逾期惩罚成本过高的问题,为此,提出粒子群优化算法在港口船舶物流中的应用。分析港口船舶物流影响因素并完成粒子编码,使得粒子位置与影响因素一一对应,计算多目标适应度函数,根据种群适应值均值调整目标粒子适应度函数,保证适应度函数最优,利用微粒迭代更新粒子的位置和速度,通过判断种群的收敛精度实现最优解的输出。实验结果表明,应用粒子群优化算法的港口船舶物流中逾期惩罚成本远低于应用遗传算法物流中的逾期惩罚成本,说明粒子群优化算法的应用有效地改善了逾期惩罚成本过高的问题。