基于MRF方法和滑移网格的螺旋桨水动力性能研究

本文基于计算流体力学(CFD)方法,对多重参考系模型(MRF)及滑移网格模型(SM)在计算螺旋桨水动力性能时的差异进行了探讨。将以上两种模型应用到4381螺旋桨的水动力性能计算中,首先将计算得到的推力系数及转矩系数与试验数据进行了对比,考察了两种计算模型对螺旋桨的敞水性能的预测情况,并进一步对两种模型计算得到的螺旋桨盘面的速度场、桨叶的压力分布、桨后涡量云图等进行了对比分析。计算结果表明,滑移网格模型相较于多重参考系模型,对螺旋桨的推力系数的模拟结果误差更小,扭矩系数方面,两种模型的模拟结果相差不大;对于进速系数较大时,两种模型模拟得到的压力分布及速度分布较为相似,但对于高负荷情况,滑移网格模型可以更好地捕捉桨叶的压力分布及桨盘面处的速度分布情况;进速系数较小时,多重参考系模型可以模拟出涡结构的发散现象,而滑移网格模型可以更好的在高进速系数情况下捕捉到梢涡结构。     

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。     

拖航工况下半潜平台撑杆波浪砰击敏感性研究

半潜式平台在拖行过程撑杆等细长结构承受的波浪砰击对结构安全影响较大,相关船级社规范中明确要求结构分析过程中需要考虑波浪砰击载荷。基于传统势流理论的数值方法已经被广泛的应用于浮式海洋平台的水动力和砰击载荷的研究,但是对于复杂的粘性干涉效应、波浪爬升、波浪破碎和波浪砰击等实际工程问题不能够运用势流理论准确模拟。非定常的计算流体力学CFD (Computational Fluid Dynamics)方法能够较为准确解决上述问题。因此,本文以982半潜式海洋平台为研究对象,采用计算流体力学中的动态重叠网格方法和流域体积域方法VOF(volume of fluid),结合水池物理模型试验结果,对平台在拖行工况下撑杆的波浪砰击进行研究。主要对半潜平台撑杆在三种不同流速和风速的拖航工况下撑杆受到的砰击压力的敏感性进行了分析研究,分析波浪砰击下撑杆的瞬态砰击压强分布情况,得到波浪砰击压力危险区域,同时给出拖航工况下撑杆砰击压力系数的变化规律,为分析预报半潜式平台撑杆在复杂的拖航海况下受到的砰击压力提供了参考。     

钻碰事故中有效碰撞速度的计算方法

在钻碰事故中,有效碰撞速度,也称为等效固定壁障碰撞速度的计算方法不同于非钻碰式追尾碰撞。通过实际案例提出用于钻碰事故中有效碰撞速度的计算方法,快速准确地解决实际问题。根据钻碰的形态及特点,可采用类比法与能量网格法相结合或读取EDR 的方法获得有效碰撞速度和碰撞瞬间速度。计算得出的鉴定结论与事实基本一致,可以作为划分责任的重要科学依据。计算方法的精度不仅需要大量的碰撞试验数据支持,也需要司法鉴定人员不断拓展专业知识,这样才能更好地运用于司法实践。     

基于动网格技术对银盘船闸阀门段体型优化动态仿真研究

采用动网格技术和VOF方法对乌江银盘船闸阀门开启过程进行非恒定流三维紊流数值模拟,采用1min开阀方式分析阀门段水流急变分离的流态和压力的时空演化规律及出现空化空蚀的危险区域和时刻,并对阀门段体型进行了比较优化,最终确定了推荐方案。     

泥泵水力性能动态特征的数值模拟分析

在使用滑移网格模拟分析新设计的HDP-263-50-130-4型泥泵时,发现叶轮处于不同位置时,同一转速和流量下,泥泵的扬程、扭矩、效率均呈周期性的波动,该波动近似于正弦函数,各量波动幅度较大,波动周期等于叶轮转过两相邻叶片的夹角所需的时间 对于该型号泵,扬程的波动要领先力矩约0.21个波动周期,效率的波动领先力矩约0.34个波动周期;当叶轮的一个叶片转过蜗壳的第Ⅰ断面,且与此断面呈16.左右夹角时,泥泵达到最高效率,约为92％;当叶轮的一个叶片转向蜗壳的第Ⅰ断面且与其夹角约为29°时,泥泵效率最低,约为77％.经分析认为,泥泵水力性能波动的主因是运动叶轮与静止蜗壳之间的动静干扰,该干扰主要体现在叶轮相对涡舌的位置的变化引起涡舌周围流态的变化.     

都市圈综合轨道交通枢纽节点一体化布局研究

随着都市圈轨道交通网络化的形成,枢纽节点功能呈现多元化与复合化,需确定其主要功能并建立科学的方法进行统筹布局。综合分析轨道交通枢纽衔接高铁、城际、市域、城市轨道交通等不同方式的客流特征、服务范围,选取节点的服务能力、衔接方式、综合开发性等要素作为标准,将枢纽节点划分为不同层级并确定备选节点集合。进一步,以轨道交通枢纽建设成本与旅客出行成本最小为目标建立模型,形成综合轨道交通枢纽一体化布局方案。最后,以西安都市圈为对象,提出西安都市圈综合轨道交通枢纽节点2层18节点的布局方案。     

基于MMC的储能型同相供电系统模型及控制策略

为解决电气化铁路中的负序问题、电分相问题和再生制动能量回收问题,研究一种储能型同相供电系统。其采用模块化多电平变流器（MMC）作为同相补偿装置,以避免基于级联H桥结构的传统系统中存在的占地大和损耗高等问题,并接入储能装置。在分析主电路工作原理和储能型同相补偿装置工作原理的基础上,建立储能型同相供电系统模型;结合牵引负荷特性划分3种工作模式,包括再生制动、削峰和填谷模式,并以相关国标限值为约束,计算各端口参考电流;提出分层协调控制策略,其中端口电流控制协调不同工作模式间的快速动态切换,荷电状态（SOC）均衡控制提高储能容量利用率。算例结果表明：系统在牵引负荷的不同工况下完成了负序的有效补偿,并且通过SOC均衡控制实现再生制动能量的高效利用;与传统系统采用的储能母线接入方式和SOC均衡控制相比,所提出的系统具有可靠性高和控制简单的优点。     

基于谐波平衡法的Broyden网格分区迭代算法

在融合Broyden算法与网格分区思想的基础上,提出一种基于谐波平衡法且适用于对间隙型非线性动力系统进行频响特性分析的新型Broyden网格迭代算法.阐述了Broyden网格迭代算法的基本思想与计算流程.对决定该算法有效性的Broyden算法发散特性及不完整变量循环迭代过程等关键特性进行了分析与讨论.通过与相关文献采用的二分法所得的同等条件下的计算结果进行对比,证明该算法比二分法具有更好引导性与更全面的求解能力.通过网格分区的引导,该方法避免了数值迭代方法中普遍面临的迭代初值的盲目选择问题,为基于谐波平衡法全面考察间隙型非线性动力系统的频响特性提供了新途径.     

铁路车辆焊接构架钢板分层原因分析及解决途径

钢板分层问题是机车车辆构架焊接过程中中厚板经常遇到的钢板内在质量问题,由钢水熔炼及钢板轧制工艺决定。从外观检查很难发现,在焊接过程受热应力的影响下会发生开裂,对机车车辆安全造成危害。从使用者的角度对钢板提出要求,以加强复验的方式提前发现问题,避免分层钢板的非预期使用。