摘要：为优化丁醇-柴油双燃料发动机的性能,以4190ZLC-2型船用中速柴油机为原型,利用AVL-FIRE仿真软件建立双燃料发动机高压循环模型,并通过原机验证模型的准确性。在确定丁醇掺混比例为20%后,运用一次回归正交试验设计方法对燃油系统5个参数进行优化,找出指示功率最大值和NOx排放量最小值的参数组合。结果表明:建立的指示功率、NOx排放量预测模型的准确度较高,可用于参数优化匹配研究;指示功率最大参数组合为废气再循环率0%、进气压力0.233MPa、进气温度325.15 K、喷油提前角22.6°CA、喷油孔直径0.26 mm;NO排放量最低参数组合为废气再循环率12.5%、进气压力0.173 MPa、进气温度355.15 K、喷油提前角16.6°CA、喷油孔直径0.32 mm;相较于原机,优化后的指示功率和NOx排放量分别提升7.4%和降低98.3%。

摘要：为了减少实验次数,寻找最佳参数匹配,使用正交实验设计方法,选取异戊醇掺混比、喷油提前角、进气温度、扫气压力4个参数的各4个水平进行仿真实验,以NO质量分数和指示功率作为实验的评价指标进行正交设计,运用数据极差分析寻求最佳参数组合。结果表明,得到的最优参数为:异戊醇掺混比为体积分数40%,喷油提前角为22.6°,进气温度为315.15 K,扫气压力为0.233 MPa。在此参数组合下得到最终生成的NO质量分数为0.01102%,指示功率为52.10 kW。可见,在动力性损耗较小的情况下可以实现较高的异戊醇掺混比。

摘要：对于大型客船、豪华邮轮等船舶,上层建筑参与总纵弯曲的程度较大,主船体与上层建筑之间的作用关系非常复杂。探究大型船舶上层建筑-主船体间的各向耦合关系对于改善大型船舶的力学性能、结构安全等具有十分重要的意义。本文基于双梁理论和耦合梁理论,重点研究上层建筑-转换层-主船体之间的纵向剪切耦合关系,提出一种适用于带有大型上建船体结构的简化耦合梁方法。通过建立耦合梁结构的控制方程,获得上建与主船体间的弯矩-曲率关系、剪切耦合关系以及耦合刚度-极限剪切位移之间的关系,从而有效表征大型上建与主船体间的相互作用。经实例分析,验证了该耦合梁方法的准确性和有效性,可以为带有大型上层建筑船舶的极限强度研究、设计优化等提供有益参考。

摘要：船体板材不可避免地存在不同形式的开孔,开孔破坏了结构的连续性,对结构的强度、稳定性具有重要影响,因此研究船体板开孔结构的屈曲特性对保证船舶安全十分重要。在面内载荷作用下,通过画框型剪切夹具、3D全场变形测量-分析系统等对两种不同形式的船体开孔薄板进行剪切屈曲试验,获得了圆形开孔板和方形开孔板的临界屈曲载荷、全场位移/应变信息和拉力-伸长率曲线等;考虑试验夹具的影响,基于Abaqus对不同形式的开孔板进行数值仿真,通过对开孔板进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,获得了两种不同形式船用开孔薄板的屈曲、后屈曲力学响应信息。通过数值仿真与试验结果的对比研究,验证了数值仿真方法的有效性、准确性。在此基础上,重点剖析载荷-伸长率关系、典型时刻板面全场位移、临界屈曲载荷以及开孔边缘的应力分布响应特征,明确了面积等效情况下圆孔和倒圆角方孔对方形薄板剪切稳定性的影响。为船用薄板面内剪切稳定性的试验和仿真研究以及大型船体结构的设计优化、力学性能评估等提供有益参考。

摘要：为提高喷水推进滑行艇的阻力性能,基于求解RANS方程,采用重叠网格技术,对喷水推进滑行艇的三维黏性流场进行数值模拟,并在滑行艇尾部安装一种可变高度的截流板,对该滑行艇进行了阻力优化数值研究。在半滑行状态和滑行状态的5种航速下,研究了截流板的高度变化对滑行艇阻力性能的影响,得到了不同航速下截流板减阻的最佳高度。结果表明:截流板能显著改善半滑行和滑行状态下滑行艇的阻力,最大减阻达33.6%;随着截流板高度的增加,滑行艇的阻力先减小后增加,在不同航速下截流板存在最佳高度;随着航速的增加,截流板的最佳高度不断减小。

摘要：[目的]旨在研究船舶氢储直流电力推进系统中氢燃料电池外特性较软、动态特性不佳、系统稳定性易受推进负载影响的问题。[方法]首先,分析氢燃料电池的输出外特性和船舶电力推进系统的负载特性;然后,搭建系统的船-机-桨模型与永磁同步推进电机(PMSM)驱动控制系统频域模型,再结合氢燃料电池外特性与螺旋桨负载特性,提出一种基于转速环带宽的控制器参数设计方法;最后,根据某母船参数搭建氢储直流电力推进系统的硬件在环实验平台对所提方法的准确性予以验证。[结果]实验结果表明,采用所提转速环带宽设计方法时电机的转速响应无超调,在发生负载转矩扰动时电机的转速波动减少了5 r/min。[结论]该方法可提升船舶氢储直流电力推进系统的综合特性,且易于工程实现。

摘要：针对现有智能优化算法在求解主动配电网故障定位问题时存在的收敛速度慢、易陷入局部最优解、容错性差、种群质量低等问题,提出一种改进的多元宇宙优化算法(improved multi-verses optimization,IMVO)。首先构建具有容错能力的主动配电网模型,根据故障定位问题的特点对多元宇宙的种群进行离散化编码。其次将自适应精英策略融入改进算法的多元宇宙种群的更迭中,以保证多元宇宙的种群质量。设计基于非线性曲线变化的虫洞存在概率(wormhole existence probability,WEP)与旅行距离率(travel distance rate,TDR)的更新机制,以提高算法前段搜寻相对最优宇宙的能力与后段调整最优探测距离的精度。最后通过自适应突变操作增强改进算法的局部搜索能力,进而提高全局寻优能力。仿真实验结果表明,改进多元宇宙优化算法在单点、多点以及信息畸变故障定位中全局寻优能力显著,相较于其他优化算法在解决配电网故障定位问题上具有更高的准确率与收敛速率。

摘要：为了进一步提升海底数据中心的散热效率,提出了一种散热优化系统,在双层壳体结构的基础上结合水泵路径规划方法,求得冷却水分配运输的较优方案。并以冷却水运输成本最低和运行效率最大为优化目标建立混合整数线性模型,通过控制冷却水的流速来优化海底数据中心的散热性能。仿真实验的结果证明,所设计的散热优化系统可以使得海底数据中心的能耗大幅度降低。

摘要：设计了一种基于改进PSO-PID控制器的海底数据中心(UDC)液冷装置,通过分析装置的散热性能与冷却液的流动性能,建立电机驱动模型,实时调整管道内部水流速度。同时该装置能够对附着于管道内部的杂质进行自清洁,有效地提高了UDC液冷装置控制系统的性能指标,降低管道内部热量分布不均匀等问题发生的概率。仿真实验结果表明,该液冷装置能够在合理的误差范围内动态调节水流速度,以低能耗获得较为优良的散热效果。

摘要：针对某75 ft玻璃钢游艇艇体外板,设计20种不同的铺层方案,采用手糊湿法工艺制备试件,按照ASTM D7136标准进行落锤冲击试验,基于ANSYS Workbench的ACP模块和LS-DYNA模块,采用多点约束方法建立艇体外板在低速冲击下的多尺度有限元模型,通过试验与数值模拟相结合的方法,分析铺层参数对艇体外板抗低速冲击性能的影响,结果表明,低能量冲击时铺层顺序对冲击能量的耗散有较大影响,损伤形式主要以基体开裂和分层损伤为主,沿冲击方向离冲头越远,分层损伤面积越大,呈椭圆形分布且沿纤维方向扩张,合理设计铺层顺序和铺设角度,可有效提升艇体外板的抗冲击性能。