摘要：针对一种新型铰接式基础风力机的基础结构设计与优化问题,综合考虑风力机运行安全稳性、经济成本及运动性能等多方面因素,本文建立了高维三目标优化数学模型,采用一种基于参考点的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅲ)对风力机基础结构尺寸进行优化设计研究,利用模糊优选方法,对所得到的帕累托解进行模糊评价,得到满足不同评价指标下的最优方案;并在此基础上,采用空气动力-水动力-结构耦合分析方法,利用Matlab在时域内编写运动控制方程进行动力响应分析。计算结果表明:额定风速海况下,所设计的铰接式基础风力机满足安全发电作业要求,同时相比于初始设计方案,基于多目标优化算法及模糊评价所设计的基础结构无论是运动及载荷性能都更加优越,经济成本更低;相关算法及优化流程也为后续不同基础形式的优化设计工作提供了新思路和参考。

摘要：针对传统波形壁面因尺度微小所引发的加工困难、维护费用昂贵等问题,设计了一种大尺度的类波形壁面.对虎鲸的皮肤嵴结构进行放大和形貌改良,得到的大尺度类波形壁面可以更好地适用于工程实际;研究了大尺度类波形壁面对湍流边界层的影响,分析了其减阻效果及减阻机理.采取高时间分辨率粒子图像测速(TR-PIV)技术,对光滑壁面和振幅与波长之比分别为2a1/λ=0.033、2a2/λ=0.050、2a3/λ=0.066的3种大尺度类波形柔性壁面湍流边界层流场进行了实验测量,对流场中的时空相关函数进行计算.分析一个波长范围内流向、法向速度及压力分布,发现波形结构下坡段附近的逆压梯度使得流动减速,爬坡段附近的顺压梯度则加速了流动,减速效果最强位置位于波谷,加速效果最强位置位于波谷始末,流场中的速度在两个极值内变化.对不同工况下类波形壁面末尾凹槽下游紧邻平板区域各阶统计量进行了对比,结果表明3种类波形壁面的平均速度剖面于对数区表现出不同幅度的抬升,近壁区平均速度均有不同程度增大;近壁区流场雷诺切应力具有明显的降低,近壁区湍流脉动被抑制,雷诺应力的峰值相对壁面略有外移;3种类波形壁面均具有一定减阻效果,最大减阻率为23.0%.

摘要：基于时延估计的TDOA方法广泛地应用于声学定位技术中,应用时引入的干扰会导致一定程度的幅值失真,从而影响时延估计的准确与稳定性.文中分析了不同干扰因素带来的影响,进而针对幅值失真问题,提出了一种新的基于信号过零点信息进行时延估计方法.该方法对需要进行时延估计的两路信号进行幅值归一化处理,得到仅含0、1两种特征值的稀疏化信号,在一定范围内将稀疏化信号错位相减得到误差系数函数,通过索引误差系数函数的最小值求得通道时延估计值.为了验证该方法的有效性,分别进行了数值模拟、耦合腔实验与室内混响定位实验,实验中采用广义互相关(GCC)时延估计方法作为对比,结果表明:对于模拟信号和耦合腔标准声源生成信号,该方法均有较好的抗干扰能力,在信噪比为-5 dB时依然可以准确进行时延估计计算;与GCC方法相比,可用于极端条件如信号削波时的时延估计;在低采样率实验中,该方法较GCC方法受采样率降低影响小,在低采样率的条件下依然保留一定时延估计能力;在室内混响条件下的近距离声源定位实验中,该方法受声源距离、混响影响小,并且较GCC方法具备更强的抗突发干扰能力.文中所提出的方法能很好地抑制信号削波、低采样率、混响干扰等因素导致的幅值失真带来的影响,提升复杂环境下时延估计的精度与稳定性,面对突发干扰也表现出了更好的抗干扰能力.同时该方法设计简单、计算量较小,可满足对数据实时处理的需求.

摘要：在双向航行极地船舶的基本设计与线型优化阶段,需要对艉部先行模式下的冰阻力进行可靠的试验预报。吊舱与螺旋桨对艉部船-冰作用存在影响,但现有试验规程尚未合理考虑在该影响下船舶冰阻力的变化。以中国双向航行极地科考船“雪龙2”号为原型开展冰水池模型试验,对艉部先行模式下连续破除平整冰的过程进行了模拟。通过水上-水下联合摄录设备观测了船尾前冰层的破坏现象,并描述了螺旋桨对艉部船-冰作用的影响;结合艉部先行试验数据,提出了艉部先行模式下确定冰阻力的推荐方法,为艉部先行模式下的船舶冰阻力试验预报提供指导。

摘要：针对50 m作业水深提出了一种新型铰接式基础海上风力机结构,建立了铰接式基础风力机(AOWT)摇摆运动分析模型。采用空气动力-水动力耦合分析方法,利用MATLAB软件在时域内编写运动控制方程,对风、浪、流不同环境载荷作用下铰接式基础风力机的动力响应进行分析,在此基础上,进一步研究湍流风对风力机整体运动及载荷响应影响。计算结果表明,额定风速海况下,铰接式基础风力机运动及载荷性能良好,满足结构设计要求。相比于定常风情况,湍流风作用下,系统响应均值显著减小,但幅值变化加大,且在低频范围内诱发较大共振。

摘要：考虑系泊缆索拉伸-弯曲-扭转响应下的非线性变形,建立局部坐标系下系泊缆索的动力学微分方程,通过四元参数法进行坐标系的转换,并使用“盒子法”和Newton-Raphson方法将方程简化为数值方程,建立系泊缆索数值分析模块。考虑风、浪载荷,将风机和浮式基础视为刚体,建立风机-浮式基础的刚体动力学方程。通过铰接点和坐标变换,开发了风机-浮式基础-系泊系统的动力响应计算程序。针对OC4-DeepCwind浮式风机,分析额定工况下浮式风机的动力响应,并与准静态的悬链线方法进行对比。结果表明,系泊系统的张力发散,影响浮式基础纵荡运动的均值。对系泊缆索进行敏感性分析表明,气动载荷影响缆索张力的均值,波浪参数影响缆索张力的离散性,缆索浮力对张力的均值和幅值都有影响,环境参数的改变将影响缆索截面应力的分布。采用动态分析方法时,考虑缆索受到的浮力会对系泊缆索的疲劳寿命计算产生影响。

摘要：针对海上铰接式基础风力机的塔架结构,通过分析其复杂环境下的力学性能及结构间耦合作用关系,构建塔架多目标优化数学模型,采用一种基于空间参考点的非支配排序多目标遗传算法对塔架结构参数进行优化设计研究,基于所得到的Pareto解建立模糊评价指标并开展优化参数的敏感性分析,得到满足不同优化指标下的最优解方案。计算结果表明:额定风速海况下,塔架结构最大等效应力、塔顶位移及屈曲安全系数均满足安全作业许可,同时相比于NREL 5 MW原型塔架结构,塔架质量减轻了13.41%,有效减小了建造成本;等效应力也大幅减小13.79%,塔顶位移增加了3.36%,但仍远小于安全偏移量,满足设计需求;塔架屈曲安全系数为0.05远小于1,满足屈曲稳定性要求;同时塔架弯曲振动的固有频率不在叶片风轮旋转的1P和3P范围内,避免与结构发生共振,基于多目标优化所设计的塔架结构无论是结构性能还是制作成本都得到显著改善。

摘要：[目的]为了探究邮轮异型甲板结构的强度底数,针对邮轮剧院布置使用的非常规阶梯甲板进行极限承载力研究。[方法]基于ABAQUS准静态方法计算阶梯甲板的极限承载力,确定结构的薄弱位置,并与常规甲板失效模式进行对比,同时探究甲板、纵骨、纵桁腹板以及纵桁面板厚度变化对结构极限承载力的影响,提出支柱加强和纵桁加强两种结构优化方法。[结果]结果表明:阶梯甲板的失效主要发生在高度差最大的层交界处,极限承载力较常规甲板大幅下降,对应的压缩位移和塌陷深度明显增大;极限承载力会随甲板、纵骨、纵桁腹板以及纵桁面板厚度的增大而增大,其中纵桁腹板厚度变化的提升效果最显著;在结构薄弱位置增设支柱,或增大该处纵桁腹板高度能有效提高结构的极限承载力。[结论]所做研究对指导现代邮轮特殊甲板的设计和优化具有重要意义。

摘要：反馈有源噪声控制系统结构简单,抗外界干扰能力强,但在对频率成分复杂的噪声控制时通常存在收敛速度慢、控制残差高等缺陷。本文针对工程中常见的离散线谱噪声反馈控制问题设计了一种最近邻-多频陷波器(NNR-MNF)反馈有源控制模型,使用最近邻回归器算法先验计算时域最优滤波器系数的近似解,在参数空间内从一个接近最优解的位置开始训练滤波器参数,使系统能够以一个较小的步长对复杂噪声进行控制,在快速收敛的同时避免系统发散问题。基于驱逐舰轮机噪声真实数据的计算机仿真实验结果表明,NNR-MNF算法相比传统控制方法其收敛时间减少了约70%。该结果说明使用基于机器学习的参数预训练方法能够有效提升噪声有源控制系统的收敛速度,为主动噪声控制问题提供了一种新的优化方案。

摘要：文中研究浅水10 MW浮式风力机的系泊布置技术及静态刚度特性,提出了一种基于刚度等效准则设计浅水浮式风力机系泊系统的方法.分别选取不同的锚链长度及配重布置方案,通过静力计算分析锚链的构型和刚度特性,分析不同配重重量和数量对于系泊线静态刚度、构型等综合回复能力的影响,并与深水母型系泊系统相关刚度参数进行比较,从而确定风力机系泊系统设计参数.结果表明:采用母型风力机系泊刚度等效的设计方法可以提高浅水系泊系统设计效率.浅水浮式风力机系泊线设计的难点在于限位能力小和张力易突变,文中提出的锚链加多个配重块的系泊线设计理念及分析方法,较好解决了浅水大功率浮式风力机系泊系统的关键问题.