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深海悬垂取水管振动特性研究 被引量:2
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作者 李京京 刘明月 郭琳 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期42-55,共14页
深海悬垂取水管的设计趋向于大直径、高内流流速,内流对取水管振动特性的影响不可忽略,分析内部流动引起的管道动态失稳行为以及评估失稳临界流速具有重要工程意义。基于小尺度模型试验,研究内流对深海悬垂取水管道振动特性的影响规律,... 深海悬垂取水管的设计趋向于大直径、高内流流速,内流对取水管振动特性的影响不可忽略,分析内部流动引起的管道动态失稳行为以及评估失稳临界流速具有重要工程意义。基于小尺度模型试验,研究内流对深海悬垂取水管道振动特性的影响规律,结果表明:随着内流流速增加,取水管模型会发生动态失稳行为,表现为一种间歇性的近周期运动,该运动主要由管道一阶弯曲模态引起的不稳定性诱导。管道材料、顶端连接方式及底部配重块均影响其动态稳定性,顶端固定连接时质量比小的管道更易发生动态失稳;顶端变为铰接时,质量比大的管道失稳临界流速变小,质量比小的管道失稳临界流速变大。相比顶端边界条件,底部配重块对管道失稳临界流速影响不显著但可以减小其振动幅值。 展开更多
关键词 悬垂取水管 动态失稳 临界流速评估 试验研究
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聚焦波作用下平板-方柱结构波浪砰击压力与冲量实验研究
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作者 张念凡 刘明月 +2 位作者 肖龙飞 郭英豪 陈刚 《船舶力学》 北大核心 2025年第8期1188-1200,共13页
为探究极端波浪的砰击作用,基于波浪水槽物理模型实验,本文重点研究了具有不同破碎程度的聚焦波对平板-方柱结构产生的波浪砰击压力与冲量特性。采用小波降噪、经验模态分解与局部加权线性回归等方法对实验数据进行处理,获得了方柱不同... 为探究极端波浪的砰击作用,基于波浪水槽物理模型实验,本文重点研究了具有不同破碎程度的聚焦波对平板-方柱结构产生的波浪砰击压力与冲量特性。采用小波降噪、经验模态分解与局部加权线性回归等方法对实验数据进行处理,获得了方柱不同位置处的波浪砰击压力,探究了波浪压力的时空分布特征。基于波浪砰击压力的时间积分,分析了结构典型部位处砰击压力冲量的时变特性。此外,详细讨论了波浪破碎程度、初始气隙及纵倾角对砰击压力冲量空间变化的影响。研究表明,聚焦波产生的最大砰击压力冲量受波浪破碎程度、初始气隙及纵倾角的影响显著,波峰翻卷乃至提前破碎的波浪通常会产生较大的砰击压力冲量。同时,具有较小初始气隙和正纵倾角的平板-方柱结构受到的砰击压力冲量更大。本研究为深入探讨极端波浪对半潜式平台的波浪砰击作用提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 砰击压力 压力冲量 空间变化 模型实验 聚焦波 波浪破碎
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新型12MW半潜式浮式风机运动响应特性试验研究
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作者 郭嘉宁 刘明月 +3 位作者 方智超 陈巍旻 潘徐杰 杨立军 《船舶力学》 北大核心 2025年第4期571-584,共14页
可靠的试验数据对于探索风浪流海洋环境条件中浮式风机系统的性能至关重要。本文展示了在海洋工程水池中开展的1∶70缩尺比模型试验的结果,研究了12 MW新型半潜式浮式风机的运动性能。在试验中改善设计了带整流网的多扇叶大尺度造风系统... 可靠的试验数据对于探索风浪流海洋环境条件中浮式风机系统的性能至关重要。本文展示了在海洋工程水池中开展的1∶70缩尺比模型试验的结果,研究了12 MW新型半潜式浮式风机的运动性能。在试验中改善设计了带整流网的多扇叶大尺度造风系统,以提供稳定的试验风场。试验结果表明:风载荷主要产生静态作用,由响应均值的变化体现;而波浪参数的增大以动态影响为主,通过响应标准差的变化体现;气动阻尼效应主要表现在纵摇与纵荡耦合响应,以及纵摇固有运动频率处;水流显著减小了纵摇固有运动频率处的响应,但同时也会增大平台的纵荡和首摇响应。本研究为多种海洋环境作用下半潜式浮式风机的动力学行为提供了有价值的见解。 展开更多
关键词 浮式风机 半潜式平台 模型试验 运动响应
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深海采矿细颗粒羽状流数值模拟研究 被引量:9
4
作者 刘港慧 刘磊 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期150-160,共11页
深海采矿尾矿排放产生的细颗粒羽状流会对海底生态环境造成影响,预测尾矿排放羽状流行为及其对环境影响具有工程意义。基于欧拉多相流方法,采用欧拉双流体模型对深海采矿细颗粒羽状流开展数值模拟研究,分析近海底排放的羽状流演化和发... 深海采矿尾矿排放产生的细颗粒羽状流会对海底生态环境造成影响,预测尾矿排放羽状流行为及其对环境影响具有工程意义。基于欧拉多相流方法,采用欧拉双流体模型对深海采矿细颗粒羽状流开展数值模拟研究,分析近海底排放的羽状流演化和发展过程,探究羽状流初始排放质量浓度、排放速度对羽状流扩散过程的影响。结果表明:初始排放条件对羽状流演化性质有重要影响。主射流区被稀释的程度随着初始入射速度的增大而减小,随着入射质量浓度的增大而增大;初始羽状流入射速度和质量浓度越大,撞击海底后的水平方向流动速度越快,影响区域越广;水平速度的峰值随着初始入射速度的增大呈对数增长;当初始质量浓度和速度高于50 g/L和0.5 m/s时可能会导致颗粒在海底撞击点附近堆积成坡状,影响底流的后续发展。研究结果可以为深海采矿尾矿排放参数选择提供参考。 展开更多
关键词 深海采矿 细颗粒羽状流 数值模拟 多相流
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含月池和输运管的深海采矿船水动力特性研究 被引量:2
5
作者 钟华清 张晶晶 +1 位作者 尤云祥 冯爱春 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期139-149,共11页
深海采矿船是未来人类获取深海矿产资源的重要装备,研究其水动力特性具有重要意义。月池和输运管是影响深海采矿船水动力特性的重要因素。以世界上第一艘超深水采矿船“鹦鹉螺新纪元”号为研究对象,基于三维势流理论,分析月池尺寸、输... 深海采矿船是未来人类获取深海矿产资源的重要装备,研究其水动力特性具有重要意义。月池和输运管是影响深海采矿船水动力特性的重要因素。以世界上第一艘超深水采矿船“鹦鹉螺新纪元”号为研究对象,基于三维势流理论,分析月池尺寸、输运管长度及内径对采矿船水运动特性的影响。结果表明:月池开口会使采矿船垂荡、纵荡和纵摇运动出现共振峰,峰值随着开口尺寸的增加而增大,其中垂荡运动峰值可增加将近2倍;输运管的存在会明显改变采矿船横摇运动固有周期,增大垂荡运动峰值,降低横摇运动峰值,对横荡和纵荡运动的影响亦较大,当输运管长度为5000 m,内径为0.4805 m时,横荡和纵荡响应峰值能够达到无输运管时的3倍以上。通过探究月池开孔和输运管不同参数对采矿船运动的影响,为深海采矿船月池和输运管设计提供一定的借鉴和参考。 展开更多
关键词 采矿船 输运管 月池 数值计算
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海洋结构物波浪砰击的数值研究综述 被引量:2
6
作者 张念凡 肖龙飞 陈刚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期127-140,共14页
波浪砰击是发生在波浪与结构物之间的一种强非线性相互作用,其载荷通常具有峰值大、作用时间短的特点.近年来,海上极端环境导致海洋结构物经常遭受严重的波浪砰击,造成生命和财产损失,从而使得波浪砰击问题备受重视.对于复杂的砰击过程... 波浪砰击是发生在波浪与结构物之间的一种强非线性相互作用,其载荷通常具有峰值大、作用时间短的特点.近年来,海上极端环境导致海洋结构物经常遭受严重的波浪砰击,造成生命和财产损失,从而使得波浪砰击问题备受重视.对于复杂的砰击过程,理论分析和模型实验仅能给出砰击载荷的简化解析解及有限的砰击流场信息,数值模拟逐渐成为研究波浪砰击问题的有效手段.目前,国内外学者已经对海洋结构物的波浪砰击载荷特性、砰击作用过程及其影响因素等问题开展了大量的数值研究,并获得了许多重要的研究结论.针对海洋结构物波浪砰击的数值研究进展、现有方法及重要结论进行综述,为波浪砰击数值模拟的进一步研究提供有益参考. 展开更多
关键词 波浪砰击 数值模拟 边界元法 光滑粒子流体动力学 数值水池 流体体积法
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不同水力集矿模型的矿粒采集及环境扰动特性数值研究 被引量:1
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作者 李雨瑶 赵国成 肖龙飞 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1036-1046,共11页
实现高效、低扰动海底集矿是深海多金属结核矿产资源开发面临的关键技术挑战.海底矿粒采集过程的力学行为十分复杂,是一个涉及三维紊动流动、离散粗颗粒运动与细颗粒土体破坏的流固土多物理场耦合过程.针对吸扬式、附壁射流式、射流冲采... 实现高效、低扰动海底集矿是深海多金属结核矿产资源开发面临的关键技术挑战.海底矿粒采集过程的力学行为十分复杂,是一个涉及三维紊动流动、离散粗颗粒运动与细颗粒土体破坏的流固土多物理场耦合过程.针对吸扬式、附壁射流式、射流冲采式3种主流的深海水力集矿方法,基于K-Epsilon两层模型和离散元模型分别模拟集矿液相湍流和固相矿粒,进行矿粒采集性能和环境扰动的数值模拟研究,分析集矿流量q m和集矿头拖曳速度v对矿粒采集率η、集矿流场湍动能k和海水-沉积物混合物体积分数φ的影响,探究集矿流场中流速、压力和矿粒的分布特征.结果表明:在相同q m和v下,射流冲采式模型获得的η最大,吸扬式模型获得的η最小;射流冲采式模型对近底流场扰动程度最大,深海沉积物扩散现象也最为明显,而吸扬式和附壁射流式模型造成的环境扰动程度较小,更有利于环保要求;附壁射流式模型的η对q m和v最不敏感,且该集矿模型可以较好地兼顾高效矿粒采集和低环境扰动.研究结果可为揭示集矿机理和设计研发高效低扰动集矿装置提供科学依据. 展开更多
关键词 深海采矿 多金属结核 流固土多场耦合 矿粒采集效率 环境扰动
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基于视觉的无人机艇系统姿态感知研究 被引量:2
8
作者 邓涛 刘双 魏汉迪 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第16期81-89,共9页
随着无人机和无人艇技术的迅速发展,无人机-无人艇协同应用逐渐成为未来海上军事任务和智慧交通的不可或缺组成部分。然而,考虑到无人艇在不同海况条件下的高动态特性,传统的雷达等手段虽然可以满足高精度和实时性的要求,但成本较高,而... 随着无人机和无人艇技术的迅速发展,无人机-无人艇协同应用逐渐成为未来海上军事任务和智慧交通的不可或缺组成部分。然而,考虑到无人艇在不同海况条件下的高动态特性,传统的雷达等手段虽然可以满足高精度和实时性的要求,但成本较高,而传统的视觉方法虽然成本低、易于实现,但稳定度较低。本文基于相机成像原理,提出一种无人机与无人艇的单目定距方法。通过对着陆区域的多个标志物进行识别定距后,对无人艇着陆区域平面进行拟合重构,从而获取无人机与无人艇的距离,标志物越多,算法失效的概率越低。搭建数值模拟器对算法进行了测试,研究了算法在无人艇大倾角摇晃下的精度和稳定性。结果显示,算法在无人艇摇晃的情况下可以得到较为准确的距离,所有工况计算出X,Y,Z方向上的平均相对误差分别为7.47%、6.48%和8.04%。 展开更多
关键词 距离感知 单目视觉 无人机艇协同
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基于推进器偏置的半潜式平台动力定位模型试验研究
9
作者 唐利纲 王磊 +1 位作者 贺华成 王一听 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1526-1540,共15页
半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不... 半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不影响平台水平面定位功能。在海洋工程水池开展半潜式平台的动力定位模型试验,对比和分析不同载荷工况及推进器偏置模式下平台的六自由度运动响应。结果表明,推进器偏置策略能够基本保证水平面定位精度,并显著减小平台垂向运动在其固有频率附近的响应幅值,在该试验工况下,功率谱密度(PSD)峰值减小高达54.7%,对波频区间的运动影响则较小。该研究结果可为半潜平台垂向运动抑制提供新思路。 展开更多
关键词 推进器偏置 动力定位 半潜式平台 模型试验 垂向运动
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聚焦波作用下倒圆角方形立柱波浪砰击载荷试验研究
10
作者 吴文成 肖龙飞 +2 位作者 寇雨丰 单萌 李可路 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期305-311,共7页
为深入理解极端波浪下海洋结构物的砰击载荷特性,基于波浪水池模型试验,研究聚焦波对倒圆角方形立柱的波浪砰击压力时空变化特性。采用小波分析、局部加权线性回归等方法从波浪载荷测量数据中提取砰击压力,分析波浪周期、波陡、聚焦位... 为深入理解极端波浪下海洋结构物的砰击载荷特性,基于波浪水池模型试验,研究聚焦波对倒圆角方形立柱的波浪砰击压力时空变化特性。采用小波分析、局部加权线性回归等方法从波浪载荷测量数据中提取砰击压力,分析波浪周期、波陡、聚焦位置和波浪入射角对砰击压力峰值及冲量分布规律的影响。结果表明:立柱波浪载荷在上部主要为峰值高、作用时间短的波浪砰击压力,静水面附近则为缓变的准静态波浪力;较大的波陡和周期显著增加了立柱的波浪砰击压力和冲量的空间分布范围,且立柱上部砰击载荷明显增大;考虑聚焦位置的影响,发现当波浪聚焦位置位于立柱后表面时的砰击载荷最大。 展开更多
关键词 波浪砰击 聚焦波 方形立柱 压力峰值 压力冲量
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基于多平台训练的海洋平台极短期运动预报研究
11
作者 潘文寅 郭孝先 李欣 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期68-79,共12页
在风浪流等环境条件的共同作用下,浮式海洋平台会在六自由度方向上进行摇荡运动,进而对海上作业安全构成了严峻的威胁。准确的运动极短期预报,可以作为输入条件,提高运动补偿装置的性能;另一方面也可以提供及时的实时预警信息,指导安全... 在风浪流等环境条件的共同作用下,浮式海洋平台会在六自由度方向上进行摇荡运动,进而对海上作业安全构成了严峻的威胁。准确的运动极短期预报,可以作为输入条件,提高运动补偿装置的性能;另一方面也可以提供及时的实时预警信息,指导安全作业。深度学习算法是指模型通过对现有的数据进行学习,在大量的训练后使得其能够提取到数据的特征,进而能够根据输入数据对未来进行预测。通过对若干海洋平台的模型试验数据进行学习,建立了基于长短期记忆神经网络(LSTM)的深度学习模型。模型实现了对未来20~40s内的垂荡和纵荡运动的精确预报,预报精度总体可达到80%~90%以上,并以此对模型的输入、输出窗口长度以及波浪相位差开展了敏感性研究。通过多平台混合训练得到了输入、输出窗口长度以及波浪相位差三者间的合适比例关系,并以此为基础拓展了预报时间长度,为深度神经网络模型给出了推荐的构型参考。 展开更多
关键词 浮式半潜平台 极短期预报 深度学习 LSTM 数据集
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环境驱动无人船大洋长航程路径规划研究
12
作者 廖年游 王鹏 +3 位作者 刘然然 黄瑞 徐华 田新亮 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第14期81-88,共8页
环境驱动无人船,如波浪滑翔机、saildrone等,由于自身低航速性、欠驱动性和弱机动性,导致其在大洋航行时受洋流干扰显著,甚至在部分强洋流海域出现失控的情况。本文基于先验已知的动态流场,通过B样条控制点随机生成无人船路径,并计算每... 环境驱动无人船,如波浪滑翔机、saildrone等,由于自身低航速性、欠驱动性和弱机动性,导致其在大洋航行时受洋流干扰显著,甚至在部分强洋流海域出现失控的情况。本文基于先验已知的动态流场,通过B样条控制点随机生成无人船路径,并计算每一条路径在动态流场中考虑路径距离、航行速度以及路径光滑度的综合代价函数,使用遗传算法迭代搜索最优控制点组合。此外,考虑到大洋长航程路径规划中时间跨度长的特点,将出发时间作为路径优化参数,对比分析不同出发时间对行程用时的影响。仿真表明,所提出的路径规划策略能够有效提升大范围动态流场中欠驱动无人船的平均航速,缩短目标抵达时间。同时,在大范围长时序航行中,选择适当的出发时间可以进一步缩短行程用时。 展开更多
关键词 动态流场 大范围长时序 欠驱动无人船 路径规划 遗传算法 B样条曲线
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基于视觉振动测量的漂浮式风力机状态监测方法研究
13
作者 唐一皓 温斌荣 +3 位作者 张航 田新亮 周归勇 彭志科 《太阳能学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期206-213,共8页
以基于视觉的振动测量方法为基础,结合二维运动解析方法,提出一种基于视觉振动测量的漂浮式风力机(FWT)状态监测方法,可实现漂浮式风力机平台运动和塔筒振动的同步精准监测。虚拟运动仿真视频中,所提方法对漂浮式风力机运动/振动的识别... 以基于视觉的振动测量方法为基础,结合二维运动解析方法,提出一种基于视觉振动测量的漂浮式风力机(FWT)状态监测方法,可实现漂浮式风力机平台运动和塔筒振动的同步精准监测。虚拟运动仿真视频中,所提方法对漂浮式风力机运动/振动的识别误差不大于1%;在背景噪声干扰下,除漂浮式平台纵摇运动外,其他自由度运动识别误差小于5%。将所提方法应用于浮式风力机模型试验的运动/振动识别中,可实现对漂浮式风力机状态的良好识别。 展开更多
关键词 漂浮式风力机 振动测量 状态监测 塔筒振动 平台运动
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风机安装船动力定位数值模拟和模型试验研究
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作者 徐福强 傅强 +3 位作者 孙玉海 陈飞 李欣 郭孝先 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第20期28-36,共9页
以某典型风机安装船为例,在GeniE软件中对该型船舶主船体和桩腿进行结构建模,运用软件HydroD进行频域运动响应计算,再将计算结果作为输入参数运用OrcaFlex软件对船舶进行动力定位定点作业数值仿真分析。数值计算结果表明,在150~180°... 以某典型风机安装船为例,在GeniE软件中对该型船舶主船体和桩腿进行结构建模,运用软件HydroD进行频域运动响应计算,再将计算结果作为输入参数运用OrcaFlex软件对船舶进行动力定位定点作业数值仿真分析。数值计算结果表明,在150~180°环境力方向下船舶定位效果最理想,一组推进器失效的工况下船舶仍能保持动力定位效果。因此针对船舶装载三套风机设备时处于150°和165°环境力方向的工况开展水池模型试验,并将实验结果和数值结果进行对比,为实际海上工程作业提供理论指导。 展开更多
关键词 动力定位 风机安装船 数值模拟 水池试验
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黏性液体中固体颗粒与壁面碰撞的实验研究
15
作者 王晋轲 刘磊 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第9期1-5,共5页
针对深海采矿、固体矿浆输送等工程实践中出现的固体颗粒与管壁碰撞现象,在水箱中开展颗粒-壁面碰撞物理模型实验研究,分析颗粒直径、密度、表面粗糙度、碰撞角度以及液体黏度等参数对颗粒碰撞回弹速度、轨迹的影响,探究碰撞能量耗散规... 针对深海采矿、固体矿浆输送等工程实践中出现的固体颗粒与管壁碰撞现象,在水箱中开展颗粒-壁面碰撞物理模型实验研究,分析颗粒直径、密度、表面粗糙度、碰撞角度以及液体黏度等参数对颗粒碰撞回弹速度、轨迹的影响,探究碰撞能量耗散规律。实验结果表明,随着斯托克斯数逐渐增大,碰撞恢复系数相应增加到最大值;颗粒表面粗糙度和表面性质不同,对能量损耗的影响也不同,玻璃颗粒相较于铁质颗粒能量损耗更小,而碰撞恢复系数更大;当颗粒与壁面发生倾斜碰撞时,碰撞处切向摩擦力使得颗粒的部分能量转化为颗粒自转的旋转动能,因此碰撞恢复系数小于垂直碰撞恢复系数。 展开更多
关键词 固体颗粒 碰撞 黏性液体 斯托克斯数 恢复系数
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深海采矿水力提升堵塞再启动试验研究
16
作者 王艺扬 刘磊 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第5期68-74,共7页
为解决深海采矿过程中颗粒堵塞问题,研究了管道堵塞再启动过程。基于物理试验与理论建模方法,根据管道内颗粒群的运动特点,将堵塞再启动过程划分为不同阶段,给出各阶段管道内的平均体积浓度、局部体积浓度的判断依据,分析颗粒群堵塞高... 为解决深海采矿过程中颗粒堵塞问题,研究了管道堵塞再启动过程。基于物理试验与理论建模方法,根据管道内颗粒群的运动特点,将堵塞再启动过程划分为不同阶段,给出各阶段管道内的平均体积浓度、局部体积浓度的判断依据,分析颗粒群堵塞高度对管道内压力、流量等影响规律,预测再启动过程中段塞流的流量和压差。试验分析结果表明:矿石堵塞再启动过程可以划分为松动跳跃、段塞流与提升阶段;堵塞堆积高度越大,再启动所需的流量、压力差越大;管道内局部浓度过大易形成段塞流,影响管道输运效率。该分析预报方法为深海矿石输送的堵塞再启动方案设计提供了依据。 展开更多
关键词 深海采矿 水力提升 堵塞再启动 段塞流 物理模型试验
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力学超材料带隙调控的胞元折叠方法及带隙变化规律 被引量:1
17
作者 裘江海 杨德庆 张栗铭 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期104-111,共8页
针对减振用的负泊松比力学超材料,提出了基于XOY平面胞元的Z轴维度折叠的带隙调控方法。基于三维折叠胞元的带隙计算方法及对应的三维Bloch-Floquet周期性边界条件,应用有限元法对三类负泊松比超材料构型(箭形、星形和内六角形)的能带... 针对减振用的负泊松比力学超材料,提出了基于XOY平面胞元的Z轴维度折叠的带隙调控方法。基于三维折叠胞元的带隙计算方法及对应的三维Bloch-Floquet周期性边界条件,应用有限元法对三类负泊松比超材料构型(箭形、星形和内六角形)的能带曲线与样件的振级落差进行数值计算,并从振动模态角度分析了这类力学超材料的带隙变化原因。不同能带曲线对折叠角度的敏感性体现在胞元对应振动模态的局部刚度上,刚度变化可以产生或消灭带隙。研究表明,将胞元折叠的带隙调控方式应用于三类超材料胞元后,其能带结构均表现出相似的带隙演变规律,通过折叠角度控制胞元的几何形状可以调控能带曲线的移动。在特定折叠角度下超材料的能带结构中可以产生新的方向带隙,原有方向带隙也会消失。以箭形胞元为例,制作了超材料样件,通过扫频试验验证了数值计算结果和带隙变化规律的准确性,其能带结构中第一条方向带隙由3 989.2~4 204.4 Hz变为3 843.4~4 176.5 Hz。 展开更多
关键词 超材料 负泊松比 带隙调控 折叠胞元 三维带隙计算
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定位艏型自航绞吸船钢桩台车开槽优化及减阻机理
18
作者 余欣 杨剑涛 +2 位作者 何炎平 陈新权 任禹陪 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第11期54-60,共7页
定位艏型自航绞吸船船首设钢桩台车定位系统,船底开槽会显著增加航行阻力。为了减小阻力,改善船舶快速性,对船底开槽进行优化设计。采用CFD方法,开展船模阻力试验数值验证;在此基础上,对比分析3种设计方案,包括常规开槽F_(1)、钢桩开槽F... 定位艏型自航绞吸船船首设钢桩台车定位系统,船底开槽会显著增加航行阻力。为了减小阻力,改善船舶快速性,对船底开槽进行优化设计。采用CFD方法,开展船模阻力试验数值验证;在此基础上,对比分析3种设计方案,包括常规开槽F_(1)、钢桩开槽F_(2)和开槽封盖F_(3),评估其阻力性能,研究开槽优化的减阻机理。结果表明,在设计航速处,相对于F_(1)、F_(2)的总阻力降低了15.48%,F_(3)降低了28.55%,封盖的主要作用是抑制了开槽内部水流运动,减小船体剩余阻力。研究结果对同类船型的减阻方案具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 定位艏型自航绞吸船 钢桩台车开槽优化设计 封盖 减阻机理 水流运动
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双轴动载下船用脆性材料破坏的态基近场动力学模拟
19
作者 李双 吕海宁 +3 位作者 黄小华 苏强 秦睿 毛竞航 《船舶力学》 北大核心 2025年第7期1089-1099,共11页
船用脆性材料在动载作用下的破坏分析一直是学术和工程领域关注的重点。在态基近场动力学(peridynamic,PD)基础上,引入一项四次多项式影响函数来反映非局部PD长程力衰减,并给出了基于能量的破坏准则,建立了船用脆性材料破坏的态基PD模... 船用脆性材料在动载作用下的破坏分析一直是学术和工程领域关注的重点。在态基近场动力学(peridynamic,PD)基础上,引入一项四次多项式影响函数来反映非局部PD长程力衰减,并给出了基于能量的破坏准则,建立了船用脆性材料破坏的态基PD模型。通过一系列动载作用下破坏算例的模拟以及与试验结果的对比,验证了该模型的准确性,研究了双轴荷载比、材料泊松比、中心预制裂纹长度和裂纹角度等对脆性固体破坏的影响。结果表明:在一定条件下,双轴荷载比或预制裂纹角度的改变会影响裂纹扩展方向,荷载比或材料泊松比则会影响主裂纹而产生裂纹分叉。而且,荷载比或泊松比的增大提高了试件抗动载能力,但预制裂纹长度或角度的增加,会使脆性构件抗动载能力降低。 展开更多
关键词 动力破坏 态基近场动力学 脆性材料 断裂 裂纹扩展
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附壁射流式多金属结核采集装置几何参数优化
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作者 张栢源 赵国成 肖龙飞 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第8期1059-1066,共8页
采集海底矿石颗粒是开发深海矿产资源的核心技术.基于康达效应的附壁射流式集矿技术被认为是一种具有工程应用潜力的集矿方法.基于实验验证的计算流体力学G离散元(CFDG DEM)数值模拟方法,以提高矿粒采集率为优化目标,开展集矿装置几何... 采集海底矿石颗粒是开发深海矿产资源的核心技术.基于康达效应的附壁射流式集矿技术被认为是一种具有工程应用潜力的集矿方法.基于实验验证的计算流体力学G离散元(CFDG DEM)数值模拟方法,以提高矿粒采集率为优化目标,开展集矿装置几何参数优化研究.探究集矿装置凸曲壁曲率半径与矿粒直径之比(R/d)、射流切向弧度(θ)和射流厚度与矿粒直径之比(b/d)对临界无因次射流流量(q0)的影响规律,并对各参数影响的显著性进行了比较.同时,结合集矿流场流速分布特征阐释矿粒受力运动特性.研究结果表明,b/d对集矿效率的影响最大,R/d次之,θ的影响最小.对比工况中,当R/d=9、θ=105rad、b/d=026时,矿粒采集效果最佳.本研究可为设计研发高效低扰动集矿装置提供理论支撑. 展开更多
关键词 多金属结核 附壁射流采集 计算流体力学-离散元法 矿粒采集率 参数优化
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