深海载人平台舱室二氧化碳消除仿真研究

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作者 叶斌 王俊霖 +5 位作者 郭志豪 裴晴 关念 阳峻 李健欣 张忠彪 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第11期30-34,共5页

为开展深海载人平台舱室二氧化碳(CO_(2))吸收装置设计,需研究多种因素对载人舱CO_(2)浓度控制的影响。本文基于计算流体力学(CFD)方法,使用商用CFD软件STAR-CCM+,开展了深海载人平台载人舱CO_(2)吸收数值仿真研究。计算使用k-ε湍流模... 为开展深海载人平台舱室二氧化碳(CO_(2))吸收装置设计,需研究多种因素对载人舱CO_(2)浓度控制的影响。本文基于计算流体力学(CFD)方法,使用商用CFD软件STAR-CCM+,开展了深海载人平台载人舱CO_(2)吸收数值仿真研究。计算使用k-ε湍流模型和多组分气体模型,对载人舱内的CO_(2)浓度分布开展了数值仿真。考虑了空调风量、CO_(2)吸收装置风量、舱内布置等因素对CO_(2)浓度分布的影响。结果表明,提高空调风量与CO_(2)吸收装置风量均可有效避免CO_(2)的局部聚集现象,舱内CO_(2)浓度分布与舱内人员及设备布置情况紧密相关。 展开更多

关键词 深海载人平台 CO_(2)吸收装置设计 舱室大气环境控制

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深海工程技术在深空探测领域应用前瞻 被引量：1

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作者 张浩 巴好亮 +4 位作者 叶聪 王豪 沈永春 李国瑞 李艳青 《中国工程科学》 北大核心 2025年第2期159-171,共13页

随着“三深”(深空、深海、深地)技术研究的不断深入,发现深海工程与深空探测存在诸多技术联系,研究深海工程技术在深空探测领域的应用将有利于助力“三深”技术发展。本文从对比深空与深海环境特征角度出发,揭示了深海工程与深空探测... 随着“三深”(深空、深海、深地)技术研究的不断深入,发现深海工程与深空探测存在诸多技术联系,研究深海工程技术在深空探测领域的应用将有利于助力“三深”技术发展。本文从对比深空与深海环境特征角度出发,揭示了深海工程与深空探测技术在压力、温度适应性方面存在一定相似性,进一步分别从结构安全性、复杂作业技术与装备、无人智能化与载荷小型化、试验场建设等方面展开了前瞻性探索。分析发现,地外空间物理特征的多样性十分突出,部分热点星球的空间环境与深海环境存在较强的相似性,具体体现在压力及腐蚀环境等方面,这使得深海结构物的设计与防腐技术具备向深空探测领域的移植性;同时深空探测对于装备的复杂控制、无人自动化程度需求与深海装备的目标是一致的,具体的装备研制技术具备互换基础;海底火山区以及南极冰下湖存在非常明显的类地外空间特征,面向深空探测具备建立试验场的环境条件,可作为未来深海试验场以及深空探测新型试验技术的研究方向。综上所述,随着深海与深空技术的不断发展,两者之间的技术互换以及跨域应用已经显现出较高的可能性,将深海工程技术充分地应用于深空探测领域,将助力我国深空探测装备更快发展。 展开更多

关键词 深海工程 深空探测 结构安全性 作业装备 智能化与小型化 深海试验场

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海流作用下的载人潜水器Z形操纵运动仿真研究

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作者 钟后阳 李德军 +3 位作者 陈嘉伟 刘辰辰 黄欢 陈斌 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第2期12-16,共5页

研究海流下的载人潜水器机动Z形操纵性能,为海流环境下的安全航行进行评估。本文以某小型载人潜水器研究对象,首先建立其完整的六自由度运动方程,采用CFD计算得到的水动力参数。然后对其水平面Z形操纵运动进行仿真,在此基础上,考虑小型... 研究海流下的载人潜水器机动Z形操纵性能,为海流环境下的安全航行进行评估。本文以某小型载人潜水器研究对象,首先建立其完整的六自由度运动方程,采用CFD计算得到的水动力参数。然后对其水平面Z形操纵运动进行仿真,在此基础上,考虑小型载人潜水器复杂环境下易受干扰,对不同海流方向(横向、迎向和45°)下的Z形操纵运动、不同海流大小下的Z形操纵运动、迎流下的时变海流下的Z形操纵运动开展仿真研究。研究结果表明,载人潜水器运动具有强耦合、非线性特点,在无海流下的情况下,载人潜水器具备灵活机动性,航行稳定;在有海流干扰下,航行轨迹出现偏移,但整体航行稳定,表明该载人潜水器操纵性能良好;通过3种海流干扰下的运动仿真对比发现,迎向海流对Z形操纵运动影响最小;在遭遇影响大小周期性变时变海流时,潜水器Z形运动稳定,但航向角的峰值不断变化,该影响会造成潜水器航行的不对称性,引起航迹的周期性横移。该研究可为载人潜水器操纵控制提供参考。 展开更多

关键词 载人潜水器 Z形运动 操纵 仿真

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钛合金材料在载人潜水器框架中的应用

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作者 李旻 李宇杰 +2 位作者 李玲珑 沈允生 杨申申 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第11期48-53,共6页

钛合金具有密度低、比强度高、耐高温、耐腐蚀性以及良好的低温韧性,是加工制造深海载人潜水器载体框架的理想材料。以“深海勇士”号载人潜水器钛合金框架设计为例,阐述框架的设计原则、选材分析以及有限元计算分析方法,以及承载试验... 钛合金具有密度低、比强度高、耐高温、耐腐蚀性以及良好的低温韧性,是加工制造深海载人潜水器载体框架的理想材料。以“深海勇士”号载人潜水器钛合金框架设计为例,阐述框架的设计原则、选材分析以及有限元计算分析方法,以及承载试验验证。结果表明,框架的选材和设计具备合理性,试验结果与计算结果高度契合,切实有效地评估了潜水器承载外部载荷的状况,为大型同类非规则大跨距框架的设计提供了极具价值的参考。 展开更多

关键词 钛合金 载人潜水器 载体框架 载荷评估

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数据驱动的载人舱球壳下潜过程推演与异常诊断

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作者 姚骥 汪雪良 +4 位作者 叶聪 顾学康 陈浩政 王雷 张铮铮 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期1710-1720,共11页

针对大深度载人舱球壳下潜过程难以推演等问题,本文提出一种数据驱动的下潜过程推演与异常诊断算法。首先,对大深度载人舱球壳结构及历史下潜数据进行分析。其次,将下潜深度作为输入,关键热点应力作为输出,利用长短时记忆神经网络(long ... 针对大深度载人舱球壳下潜过程难以推演等问题,本文提出一种数据驱动的下潜过程推演与异常诊断算法。首先,对大深度载人舱球壳结构及历史下潜数据进行分析。其次,将下潜深度作为输入,关键热点应力作为输出,利用长短时记忆神经网络(long short-term memory network,LSTM)构建下潜过程推演模型,并对推演结果进行分析。与DNN模型和BP模型进行对比,推演误差分别降低35.89%和68.30%。最后,基于LSTM模型,提出一种数据异常诊断算法,该算法可对传感器出现故障时的异常数据进行及时诊断与修正。 展开更多

关键词 数据驱动 载人舱球壳 长短时记忆神经网络 下潜过程推演 异常诊断

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载人潜器砰击载荷数值预报方法研究

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作者 刘见德 俞白兮 赵青 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1018-1027,共10页

本文针对载人潜器水面零航速漂浮状态下的入水砰击载荷计算方法进行研究,给出基于频域和时域运动响应结果进行砰击压力预报的计算流程,推导砰击压力极值计算公式,并对某载人潜器进行频域和时域砰击压力预报。根据计算结果发现:频域方法... 本文针对载人潜器水面零航速漂浮状态下的入水砰击载荷计算方法进行研究,给出基于频域和时域运动响应结果进行砰击压力预报的计算流程,推导砰击压力极值计算公式,并对某载人潜器进行频域和时域砰击压力预报。根据计算结果发现:频域方法由于未考虑船体运动和波面倾角对入水角的影响,适用于计算船体摇荡对入水角影响不大的船型;对于载人潜器,艇体的大幅运动会使入水角减小,导致砰击压力系数的明显增大,此时应基于时域方法进行砰击载荷计算,以避免砰击载荷的低估;在零航速工况下,潜器在迎浪一侧的砰击压力会明显大于另一侧,因此艉部在随浪下的砰击压力较大,而艏部则在迎浪工况下砰击压力较大。 展开更多

关键词 载人潜器 砰击载荷 频域 时域

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含初始静应力场的水下耐压结构强度与稳定性研究

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作者 谢晓忠 赵勰 +2 位作者 冯士超 陈沙古 胡嘉骏 《船舶力学》 北大核心 2025年第3期465-473,共9页

针对合拢端口含初始几何缺陷的环肋圆柱壳结构在形状矫正后装配产生的初应力场问题,在考虑由大变形引起的几何非线性的前提下,研究初应力场对环肋圆柱壳结构强度及稳定性的影响。采用试验方法,获得典型环肋圆柱壳在端口位移载荷下的结... 针对合拢端口含初始几何缺陷的环肋圆柱壳结构在形状矫正后装配产生的初应力场问题,在考虑由大变形引起的几何非线性的前提下,研究初应力场对环肋圆柱壳结构强度及稳定性的影响。采用试验方法,获得典型环肋圆柱壳在端口位移载荷下的结构应力;同时利用ANSYS软件构建含初始几何缺陷的环肋圆柱壳有限元模型并计算得到初应力场;通过试验结果与计算结果的对比验证数值仿真的有效性;进一步通过弧长法对含初始几何缺陷及初应力场的水下耐压结构的强度与稳定性进行求解。分析表明:受静水外压作用的水下耐压结构在考虑初始静应力场后,其极限承载能力出现小幅下降,结构失稳波形规则性降低,但破坏位置未发生变化。 展开更多

关键词 初始几何缺陷 应力场 环肋圆柱壳 静水外压 强度 稳定性 有限元模型

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水下耐压环肋圆柱壳强度试验不确定度研究

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作者 高原 陈沙古 +3 位作者 李海涛 谢晓忠 黄如旭 陆波 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第17期56-63,共8页

本文基于测量不确定度评定方法,对水下耐压环肋圆柱壳强度试验结果进行了不确定度研究,建立一套适用于水下耐压结构强度试验的不确定度分析方法,给出环肋圆柱壳典型位置应力在一定置信水平下的置信区间。研究表明,对于精车加工的环肋圆... 本文基于测量不确定度评定方法,对水下耐压环肋圆柱壳强度试验结果进行了不确定度研究,建立一套适用于水下耐压结构强度试验的不确定度分析方法,给出环肋圆柱壳典型位置应力在一定置信水平下的置信区间。研究表明,对于精车加工的环肋圆柱壳模型典型位置的应力,数据测量与杨氏模量引起的不确定度最大,板厚和初挠度引起的不确定度相对较小。本文研究结果对提高水下耐压结构强度试验技术和试验精度具有参考意义。 展开更多

关键词 耐压结构 环肋圆柱壳 强度 不确定度

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全海深环境锂离子电池放电特性分析

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作者 宋德勇 叶聪 +2 位作者 何巍巍 杨申申 王磊 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第14期110-113,共4页

对于应用于全海深环境的锂离子电池,针对在实际使用过程中电池的电压、电流、电芯温度、SOC(荷电状态)等数据,分析其放电特性。通过提取电池组的电池电流和海水温度,针对电芯温度随电池电流和海水温度的变化特点进行分析,同时分析不同... 对于应用于全海深环境的锂离子电池,针对在实际使用过程中电池的电压、电流、电芯温度、SOC(荷电状态)等数据,分析其放电特性。通过提取电池组的电池电流和海水温度,针对电芯温度随电池电流和海水温度的变化特点进行分析,同时分析不同支路的电芯温度特点,并结合不同工况的电池电流特点和海水温度,分析电芯温度在不同阶段的变化情况。此外,分析电池电流对SOC的影响,并对比分析不同情况下SOC随电池电流变化的特点。 展开更多

关键词 全海深 锂离子电池 放电特性

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大尺度深海冷泉环境模拟承压结构大开孔补强技术研究

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作者 张震 王永军 +3 位作者 魏子豪 张云 卞如冈 向杨君 《船舶力学》 2025年第9期1435-1443,共9页

本文以某大尺度深海冷泉环境模拟承压结构为研究对象,系统性总结了适用于球壳开孔补强的主要设计计算方法,以21 MPa、φ5000 mm球壳为例,研究了开孔率为0.1~0.6条件下的基于等面积法、压力面积法、极限分析法的补强效果,定量分析了球壳... 本文以某大尺度深海冷泉环境模拟承压结构为研究对象,系统性总结了适用于球壳开孔补强的主要设计计算方法,以21 MPa、φ5000 mm球壳为例,研究了开孔率为0.1~0.6条件下的基于等面积法、压力面积法、极限分析法的补强效果,定量分析了球壳补强长度、接管补强长度对球柱接合区局部结构的应力分布影响规律,采用缩比模型进行了验证。研究发现:对于高压大开孔补强设计,相比于平齐补强,密集补强方法将补强金属集中于球柱接合区,所需的补强面积更小,更为经济;球壳、接管补强长度的增加均会有效降低交接处的应力集中系数,提高局部结构的极限强度并改变破坏形式,但接管长度的增加具有一定的边际效应,在具备制造可行性的前提下应尽量增加球壳补强长度;基于有限元方法的结构应力计算结果与实测结果较为吻合。 展开更多

关键词 深海 冷泉 承压结构 大开孔

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锂离子电池在水下装备的应用现状及发展趋势

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作者 刘浩 宋德勇 +1 位作者 胡震 占剑锋 《舰船科学技术》 2025年第15期1-5,共5页

本文通过调研无人潜水器、鱼雷、潜艇、载人潜水器等水下装备在锂离子电池应用方面的发展情况,综述了锂离子电池在国内外水下无人装备和有人装备上的应用现状,列举了不同类型装备对使用的锂离子电池的特殊要求,不同类型装备锂电池组的... 本文通过调研无人潜水器、鱼雷、潜艇、载人潜水器等水下装备在锂离子电池应用方面的发展情况,综述了锂离子电池在国内外水下无人装备和有人装备上的应用现状,列举了不同类型装备对使用的锂离子电池的特殊要求,不同类型装备锂电池组的设计指标和设计方案。此外,本文还分析了锂离子电池在水下装备的发展趋势,随着水下装备向高航程、高可靠性、高安全性、协同化等方向发展,锂离子电池需要在比能量、安全性、成本等方面进一步提升,以满足水下装备的需求,同时提出了电池安全性需要采取的方法,从电芯、电池模块、电池组以及电池舱室级别保障电池组安全。 展开更多

关键词 锂离子电池 水下装备

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基于MWorks的主压载水舱系统注排水仿真研究

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作者 蒋竹凌 李滔滔 +2 位作者 羿琦 林博群 张万良 《船舶力学》 2025年第9期1343-1351,共9页

主压载水舱是潜浮系统的重要组成部分。为准确仿真潜浮系统工作过程,本文开展基于MWorks的主压载水舱建模与仿真分析。首先基于MWorks构建主压载水舱的注水、常规吹除、应急吹除系统模型,然后与CFD仿真结果对比,验证模型的可靠性,最后... 主压载水舱是潜浮系统的重要组成部分。为准确仿真潜浮系统工作过程,本文开展基于MWorks的主压载水舱建模与仿真分析。首先基于MWorks构建主压载水舱的注水、常规吹除、应急吹除系统模型,然后与CFD仿真结果对比,验证模型的可靠性,最后分析背压、通海孔面积对主压载水舱注排水过程的影响。结果表明:MWork仿真的主压载水舱吹除时间与CFD结果误差在10%以内;背压增加会提高吹除时间,降低水舱结构强度要求;通海孔面积增大会降低注排水时间和水舱结构强度要求。基于MWorks构建的主压载水舱系统模型计算速度快且规律特性准确,便于快速调试工程设计参数以确定设计输入。 展开更多

关键词 主压载水舱 数理模型 MWorks 注排水特性 水舱结构强度要求

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