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。     

海水-冰晶两相流非等温流动及传热研究

船舶在冰区航行时,存在冰晶颗粒混合海水流入船舶冷却系统现象。基于颗粒动力学理论,建立适用于海水-冰晶两相流的欧拉-欧拉双流体模型,耦合相间传热传质模型对海水-冰晶两相流在水平直管内流动及传热特性数值模拟。研究表明,冰晶颗粒流动过程中,在管道上部位置R=8~10mm处冰晶体积分数达到最大值,且随着速度增加而增大;当入口含冰率(IPF)为4%时,冰晶速度的最大值出现在管道中心轴线上方。当入口速度为1.0~3.0 m·s-1,含冰率4%~30%时,局部传热系数随入口速度及含冰率增大而增加。     

基于贝叶斯概率估计的智能电动车动态目标避障算法

为了实现智能电动车在中汽中心智能网联示范基地内的动态避障,首先将直角坐标系与曲线坐标系进行转换,构建以参考路径的弧长s为横坐标,横向偏移距离q为纵坐标的曲线坐标系;其次,在曲线坐标系中利用三次多项式生成满足初始位姿与子目标点位姿的候选路径,同时对标准化常量的似然函数进行定义,在此基础上利用贝叶斯定理对每条候选路径的危险等级进行概率估计;在动态避障过程中,借鉴速度障碍法对碰撞威胁进行实时检测,并建立最短避障时间和安全距离的数学模型来实现高效的动态避障,最后对行人占用车道行走与横穿马路2种典型场景进行动态避障试验。研究结果表明：在曲线坐标系中,通过横向偏移距离能够便捷地建立起一系列候选路径,克服在直角坐标系中寻找移动子目标点这个难题;在寻找安全路径方面,由于智能电动车工作环境的不确定性,利用贝叶斯定理对候选路径危险等级进行概率计算的方法可靠性更高,速度障碍法与避障数学模型的结合满足碰撞危险检测的实时性和动态避障的高效性要求。试验结果表明：采用曲线坐标系中的动态避障算法对行人占用车道和横穿马路2种场景进行了有效的避障,在路径选择上符合实际驾驶习惯,达到了智能网联示范基地动态避障的要求。     

输气管道置换优化研究

置换是输气管道投产试运过程中的重要工艺环节,是复杂的扩散、对流过程。文中介绍了输气管道投产前用氮气置换空气的几种方法,阐述了它们的工作原理与实施步骤,对比分析了它们的优缺点,优选了置换方式,并采用Fluent流体模拟软件建立了输气管道氮气置换数学模型,进行了三维稳态和非稳态数值计算,研究了置换过程中混气段长度随管径、管长、流速变化规律,将理论推导、数值计算和现场数据进行了对比,验证了理论结果的正确性,为现场施工提供了科学依据。     

基于文献检索的中国海堤监测研究进展

针对全球气候变化、海平面上升及大型围垦项目白热化推进背景下的海堤安全问题,开展中国海堤监测现状研究。采用大数据分析方法,依托中国期刊全文数据库CNKI,从海堤检测与监测理论、海堤状态安全检测、海堤安全长期监测以及经典海堤监测案例这4个全新的角度,分析我国海堤监测的现状。结论表明:现有海堤监测大多集中在施工期监测方面,对老海堤安全隐患的研究还不够全面和深入;指出海堤监测理论中渗压和沉降理论2个分支均未提及海浪本身对海堤的影响,建议将波浪资料纳入海堤渗压及沉降等影响因子中;建议提出一套规范化的海堤隐患检测综合方法,将海堤自身变形监测资料与海洋水文监测资料同步集成、综合分析进而实时预测海堤安全。     

疏浚监控系统原理及校验方法*

耙吸式挖泥船与绞吸式挖泥船的疏浚监控系统的校验工作与施工生产是密不可分的。为提高挖泥船的疏浚监控系统校验工作的准确性和合理性,对耙吸挖泥船与绞吸挖泥船部分无溯源施工设备原理及校验方法进行分析,如绞刀深度原理及校验方法、耙臂下放深度原理及校验方法;并对部分主要施工设备原理及校验方法进行分析,如密度计原理及校验方法、流速计原理及校验方法。结合实际校验的工作经验,验证施工关键设备校验后调整方法的可行性及校验结果的可靠性,得出提高两种挖泥船校验工作质量和效率的方法,提高了施工准确度和生产效率,使疏浚项目加快顺利完成。     

淤泥质海岸波致液化及航道骤淤问题初步研究

研究波浪与淤泥海床相互作用导致的海床液化、体积冲刷和高浓度近底悬沙的层移输运问题。采用de Wit提出的液化判别条件及计算方法,结合连云港近岸波浪和淤泥力学特征,计算不同来波条件下淤泥质海床的液化深度;进一步考虑浑水中含沙量对流速的折减影响,计算液化层运移速度分布。计算结果表明,大浪条件下,淤泥质海床可能有较大的液化深度,但层移厚度不大。由于层移含沙量较高,在近底水流驱动下仍能形成较大的输沙率和一定规模的大风天航道骤淤。有关研究成果为海床稳定性分析和输沙计算提供了新的思路和方法。     

航道整治建筑物薄壁大圆筒结构水槽试验研究

基于薄壁大圆筒结构在国内外沿海港口码头和防波堤工程中研究及应用现状,设计一种薄壁大圆筒结构坝。采用水槽试验的技术手段,研究大水深、大流速情况下坝体稳定性和抗倾临界条件,得到无充填、充填天然沙及带基座的充填薄壁大圆筒结构在水深34 m条件下抗倾流速分别为2.90、3.18及4.95 m/s,认为其能满足不同河流的航道整治建筑物稳定要求,可作为丁坝、顺坝、导流坝及潜坝等多种结构形式在内河航道整治工程中推广运用。     

船舶螺旋桨作用下直立式码头的护底流速计算

针对船舶螺旋桨对直立式码头的护底冲刷作用愈来愈严重,而我国的港口工程规范中缺乏该类设计的计算的问题,进行了螺旋桨作用下直立式码头的护底流速研究。采用国外各类规范以及相关文献的计算方法,以正在实施的科特迪瓦阿比让扩建项目一期工程为例,对比总结出直立式码头底部的护底冲刷流速的荷兰计算方法和德国计算方法,给直立式码头结构的护底设计提供依据。     

排桩整流技术内涵及应用

针对船闸下游引航道口门区横向流速超标问题,分析多种导流建筑物削弱口门区回流的机理,提出运用排桩调整水流流态的技术,并将排桩的概念进行延拓,涵盖以往多种导流建筑形式。结合物理模型试验,将排桩技术运用于大藤峡枢纽船闸下游引航道口门区水流条件改善中。成果表明:采用LD为1.0的排桩整流能降低口门区回流流速。