摘要：采用数值模拟与试验相结合的方法,考虑喷口几何形状、射流速度和跌落高度等因素,研究跌落射流气-液两相流动特性和空气夹带机理,分析跌落射流初始砰击过程和空腔的非稳态演化,讨论流场压力和速度的分布规律。研究结果表明:自由液面、跌落液柱、空腔、气泡和液滴等相间界面时空变化复杂;根据自由液面下方的气泡数目、分布和形成间隔,可确定无夹带、开始夹带、间歇夹带和连续夹带4种空气夹带模式;各影响因素的耦合会改变气泡羽流的穿透特征。根据射流跌落高度和射流速度建立了空气夹带图谱。研究成果可为提高运载工具的喷水推进效率和进行结构优化设计提供技术支撑。

摘要：设计相应的防护结构来降低水下爆炸冲击荷载对舰船的损伤对于提高舰船生命力具有重要意义.以U型夹层板为研究对象,对传统U型夹层板结构进行改进,提出了3种改进的U型夹层板结构.采用有限元软件LS-DYNA中任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法分析水下爆炸冲击荷载作用下3种改进夹层板的位移、速度与加速度响应和吸能效应,并与原始U型夹层板对比找到综合性能相对最优的改进夹层板.最后通过正交试验对性能最优的夹层板进行优化,分析夹层板设计参数对抗爆性能影响的主次顺序及最优的尺寸组合.分析表明:改进的U-X型夹层板上面板位移相比U型夹层板下降了15.7%,速度下降了34.5%,芯层吸能提高了25.2%,在改进夹层板中综合性能最优;U-X型夹层板最优的尺寸组合及设计参数为芯层厚度1.5 mm、芯层高度100 mm、下面板厚度3.0 mm、上面板厚度3.5 mm.经验证,尺寸优化后U-X型夹层板质量降低了6.3%,抗爆性能也得到了显著提高.

摘要：夹层板因其优异的抗冲击性能广泛应用于舰船防爆防撞领域.为了探究不同芯层结构夹层板水下抗爆性能,基于当前性能优异的V型夹层板进行适当改进,利用LS-DYNA软件对当前的V型夹层板和改进结构的防护性能进行分析,对变形模式、速度和加速度模式以及吸能效应进行数值模拟对比分析.经过综合分析与比较,发现改进的V-X型夹层板各方面性能都要优于传统的V型夹层板.然后分析了结构参数对改进夹层板结构抗爆性能的影响,结果表明:V-X型夹层板的面板厚度、芯层厚度对上下面板的塑性位移有较大影响,面板和芯层厚度越大,上下面板产生的位移越小,但是吸能效率逐渐降低.面板-芯层的夹角小于40°时,对夹层板的防护性能较好;芯层高度也会对结构整体的抗爆性能产生影响,经过综合比较,芯层高度为70 mm时,其抗爆性能较好.研究工作可为新型舰船的结构设计提供借鉴.

摘要：针对舰船管路设计效率低下的问题提出一种管路布置优化方法.综合考虑安全性、经济性、协调性和可操作性等工程背景建立优化数学模型,改进蚁群算法在处理混合管路布置工况下的缺陷,提出优化可行解搜索的空间状态转移策略,提升信息素启发效果并加速算法收敛的信息素扩散机制,面向混合管路布置工况设计多蚁群协同进化机制.基于二次开发技术实现本方法在第三方设计软件上的应用,采用核级一回路管道布置工程案例进行验证.结果表明信息素高斯扩散多蚁群优化(PG-MACO)算法的性能和布置效果优于传统蚁群算法,寻路效率提升58.38%,收敛代数缩短43.24%,布置结果中管路长度缩短33.88%,管路折弯次数减少41.67%,验证了本方法的有效性和工程实用性.

摘要：为提高空化射流技术在船舶清洗领域的应用范围,设计了一种适用于船体底部海洋附着物清洗的异形中心体空化喷嘴。通过FLUENT流场数值模拟方法,研究了中心体末端形状、中心体末端延伸长度、中心体末端直径、扩散段角度和扩散段长度等参数对空化效果的影响,得到相应参数下喷嘴流场的气相分布云图、中心轴线上的速度和压力分布曲线以及靶面压力曲线等结果。研究表明:空化现象主要产生于中心体末端和扩散段壁面;中心体直柱形末端相较于锥形末端有更好的空化效果;合适的直柱形中心体末端延伸距离会使气相分布范围更广;扩散段角度在60°~70°时空化效果较好,适当增加扩散段长度有利于扩大气相分布范围。

摘要：研究水下声源声辐射激发的水表面声波,对在空气中进行跨介质水下声源探测具有重要意义。为研究水下声源声辐射激发的水表面声波特性,基于水下声传播理论推导水下稳态点源球面声波激励水表面声波的理论解,依据有限元方法,以脉动球点源为例进行数值分析验证,设计相应实验验证水平衰减规律及声源深度影响。基于声-结构耦合有限元方法研究声源深度等声源参数及环境参数对水下圆柱壳声辐射激发水表面声波的影响。研究结果表明:所提激励下的圆柱壳声源在半自由场环境中激发的海水表面波振幅在某些振型对应固有频率下的振幅远大于其他频率;海底和粗糙海面对水表面波振幅有影响;在所提载荷激励下,有限水深中水下圆柱壳声辐射激励的水表面波振幅在3倍圆柱壳半径以内及20倍半径之外潜深范围内与潜深呈正比,其他范围随潜深呈反比。

摘要：磁吸爬壁机器人在运行过程中存在吸附力不足导致倾覆,吸附力过余导致移动受阻等问题。以船体除污爬壁机器人为研究对象,在将吸附装置设计成磁桥结构的基础上,通过理论公式对永磁体磁力影响因素进行推算,并利用Ansys Maxwell软件对吸附装置进行有限元磁力分析,将仿真数据拟合成曲线,通过与实验数据对比,验证了有限元方法的可行性,并总结了永磁体横截面积和厚度、永磁体与船体表面间隙、轭铁厚度、钢板厚度等影响因素在不同区间内对磁力影响的变化规律,为机器人永磁吸附装置选用以及吸附力计算和调整提供依据。

摘要：提出一种可用于半潜风电平台主尺度参数的智能优化方法。首先确定了4个重要主尺度参数表达平台设计,形成120组参数组合,并基于OpenFAST与AQWA对所有参数组合的平台进行数值模拟,预报运动响应的短期极值,形成神经网络训练数据库。其次,完成BP神经网络模型的训练,使其对垂荡、纵摇、艏摇以及机舱加速度的短期极值预报误差小于10%,形成代理模型。最后,应用遗传算法对平台垂荡运动响应进行优化,获得的最优平台方案垂荡响应极值,与数据库中存在的最低值相比,降低了6.98%。

摘要：本文基于流固耦合动力学理论,建立二维液舱晃荡的光滑粒子流体动力学模型,并引入Dummy边界处理固定边界问题。首先,与实验结果对比验证模型的有效性;随后,分析不同横摇激励、多种载液率下自由液面的运动规律,研究液体抨击舱壁产生的压力特性;在此基础上,设计单一隔板和组合隔板等不同制荡结构,探究共振频率、30%载液率下,自由液面形态和壁面冲击压力的特性。结果表明:在共振频率下,横摇幅值对压力峰值的影响最大;随着载液率的增加,壁面抨击压力双峰特性逐渐消失;当隔板尺度较小时,T型隔板更有利于降低压力的整体水平;双T型隔板可有效降低舱底冲击。

摘要：为了深入研究深水导管架平台超大跨度空间X撑结构的承载机理,合理地指导工程设计,本文在已有理论模型的基础上,研究了空间X撑结构(有面外支撑X撑结构)在典型的载荷模式、刚度特性、端点约束以及长度因子(交点位置)等参数下屈曲长度系数的变化规律,结合实际工程深水导管架结构,辅助有限元计算对超大跨度有面外支撑X撑结构进行了屈曲强度分析,最后得到了可为工程设计提供有效技术支撑的多个结论。