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题名双吊舱船舶运动建模与仿真
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作者
韩冰
林昀和
陈宇航
彭周华
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机构
上海船舶运输科学研究所有限公司船舶运输控制系统国家工程研究中心
大连海事大学船舶电气工程学院
上海海事大学商船学院
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出处
《系统仿真学报》
北大核心
2025年第6期1352-1365,共14页
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基金
福建省自然科学基金(2022J011128)
上海市优秀学术/技术带头人计划(23XD1431000)。
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文摘
面向大连海事大学智能研究与实训两用船“新红专”轮的自主航行控制需求,开展该双吊舱船舶运动模型的设计工作。采用MMG模型结构,分别计算船体流体粘性力、单/双桨推力、作用于双吊舱的流体动力。以实船试航记录与螺旋桨敞水试验数据为依据,通过数据拟合辅助求取直航阻力,提出基于仿真旋回试验与PSO算法求取部分水动力系数的方法,对现有经验公式结果进行修正。所建模型的操纵性能指标与实船数据相近,MAPE为7.05%。基于该机理建模与数据驱动结合的方法建立的“新红专”轮三自由度MMG模型,结构完整且准确性高。
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关键词
智能船舶
MMG模型
船舶运动数学模型
粒子群优化
吊舱式全回转推进装置
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Keywords
i-ship
MMG model
ship motion mathematical model
PSO
podded propulsion units
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分类号
TP391.9
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名柴油/液氨双直喷喷雾特性数值研究
- 2
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作者
谢欣宇
周梦妮
董东升
张尊华
韦一
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机构
武汉理工大学船海与能源动力工程学院
船舶运输控制系统国家工程研究中心
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出处
《船海工程》
北大核心
2025年第4期121-126,共6页
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基金
国家重点研发计划(2022YFB4301403)
武汉理工大学自主创新基金(2024IVA020)
国家自然科学基金(52471340)。
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文摘
基于CFD软件CONVERGE,利用大涡模拟(LES)方法建立柴油/液氨喷雾模型,基于建立的喷雾模型对缸内高压直喷柴油/液氨喷雾的雾化过程进行数值模拟研究,结果表明,喷雾模型可准确预测缸内高压双直喷喷雾的宏观特性,将喷射间隔从0.2 ms提高到0.6 ms,柴油经历充分雾化,使得双直喷喷雾对碰后具有更好的雾化效果,而在特定喷射间隔下(Δt=0.4 ms),由于液氨较高汽化潜热带来的局部低温,使得柴油喷雾未得到充分雾化,阻碍了液氨喷雾的轴向发展,喷雾贯穿距减小近10%,抑制了双直喷喷雾的雾化过程。
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关键词
液氨喷雾
双直喷
数值模拟
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Keywords
liquid ammonia spray
dual direct spray
numerical simulation
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分类号
U677
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名预燃室射流引燃甲醇稀氛围气燃烧特性研究
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作者
谌威
陈汉玉
张尊华
董东升
韦一
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机构
武汉理工大学船海与能源动力工程学院
船舶运输控制系统国家工程研究中心
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出处
《船海工程》
北大核心
2025年第4期141-148,154,共9页
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基金
国家自然科学基金(52401389)
武汉理工大学自主创新基金(2024IVA020)
国家重点研发计划“交通载运装备与智能交通技术”重点专项(2022YFB4301400)。
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文摘
对甲醇预燃室湍流射流引燃甲醇稀氛围气的着火和燃烧过程进行数值模拟研究,分析关键自由基(CH 2O、OH)的时空分布特征。结果表明,预燃室上部点火时,其下部的未燃混合气进入主燃室形成冷射流,射流火焰进入主燃室时沿冷射流快速传播,当火焰接触主燃室底部后发生回流,出现类层流燃烧现象。当主燃室中甲醇当量比从0.8下降到0.6、0.4,燃烧持续期分别增长87.9%和276.9%。在当量比0.4的超稀薄工况下,主燃室下部发生燃烧,上部未被点燃的氛围气被推入预燃室形成逆流。CH 2O主要分布在1500K以下的火焰锋面区域,在主燃室较高当量比下能被完全消耗,而在较低当量比下CH 2O则会大量积累。OH分布在1500K以上的高温燃烧区域,主燃室当量比越高,OH分布越广。综上可见,主燃室0.4超稀薄当量比下预燃室射流点火不成功。
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关键词
预燃室
甲醇
稀薄燃烧
湍流射流点火
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Keywords
pre-chamber
methanol
lean combustion
turbulent jet ignition
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分类号
U677
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名不同环境氧体积分数下甲醇喷雾自着火特性数值模拟
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作者
张祥杰
王忠俊
张尊华
韦一
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机构
武汉理工大学船海与能源动力工程学院
船舶运输控制系统国家工程研究中心
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出处
《内燃机学报》
北大核心
2025年第3期211-221,共11页
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基金
国家重点研发计划重点专项资助项目(2022YFB4301403).
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文摘
基于计算流体动力学软件CONVERGE,利用大涡模拟方法对环境温度为1200K、环境压力为7.77 MPa条件下定容燃烧弹中甲醇喷雾自着火过程进行了数值模拟研究,重点解析环境氧体积分数(21%、15%和10%)对甲醇喷雾自着火特性的影响.结果表明:环境氧体积分数由21%降至15%,着火延迟时间(IDT)增加了2.5%,环境氧体积分数由15%降至10%,IDT则增加了8.1%.在环境氧体积分数为10%时,甲醇燃烧过程生成微量OH并且始终分布于甲醇喷雾轮廓处.从CH_(2)O时空分布特征来看,随着氧体积分数的降低,CH_(2)O生成的温度区间范围变窄、当量比区间范围变宽,CH_(2)O的空间分布范围增大且质量分数分布更加均匀.由此可见,环境氧体积分数变化显著影响了甲醇喷雾着火特性,进而影响其关键自由基(CH_(2)O、OH)的生成及分布.
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关键词
甲醇
喷雾
环境氧体积分数
自着火
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Keywords
methanol
spray
ambient oxygen volume fraction
auto-ignition
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分类号
TK464
[动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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题名紧迫危险威胁下交叉相遇局面应急操船方法
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作者
吴建军
陈炎
朱清华
胡甚平
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机构
上海海事大学商船学院
船舶运输控制系统国家工程研究中心
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出处
《中国安全科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期238-246,共9页
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基金
2023年度教育部人文社会科学研究规划基金资助(23YJAZH157)。
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文摘
为预防船舶因会遇态势感知不明、未能及时采取有效避让行动而导致的碰撞事故,提出面向紧迫危险威胁的应急操船方法。首先基于碰撞事故调查报告数据,反演船舶会遇过程;其次考虑船舶碰撞危险度的不确定性和随机性,构建钟形灰云模型,获得实时碰撞风险概率(PCR),揭示时序下碰撞风险演化特征;然后引入克里金空间插值算法,实现会遇2船碰撞风险感知与图谱表达;最后提出避让决策评估指数和转向避碰应急操船方法。交叉相遇局面碰撞事故验证结果表明:交叉会遇局面下单纯转向避让,让路船对正横后来船在最近会遇时间(TCPA)10 min前向右转向112.5°可有效避免紧迫局面;若让路船无行动,直航船在TCPA 4 min前向右转向45°可有效避免紧迫危险。文中所提事故数据驱动的精细应急操船方法,可与传统的雷达标绘和航海经验的操船方法相结合实施。
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关键词
紧迫危险
交叉相遇局面
应急操船
灰云模型
碰撞风险概率(PCR)
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Keywords
immediate danger
crossing situation
emergency ship maneuvering
gray-cloud model
potential collision risk(PCR)
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分类号
X951
[环境科学与工程—安全科学]
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题名基于电子海图的无人艇集群区域覆盖路径规划
被引量：4
- 6
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作者
马鸣
古楠
董佳伟
尹勇
韩冰
彭周华
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机构
大连海事大学船舶电气工程学院
大连海事大学航海学院
上海船舶运输科学研究所船舶运输控制系统国家工程研究中心
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出处
《中国舰船研究》
CSCD
北大核心
2024年第1期211-219,共9页
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基金
科技创新2030—“新一代人工智能”重大项目(2022ZD0119902)
国家高层次特殊人才支持计划资助项目(36261402)
+3 种基金
国家自然科学基金资助项目(51979020)
福建省自然科学基金资助项目(2022J011128)
大连市高层次人才创新支持计划资助项目(2022RQ010)
中国博士后科学基金资助项目(2022M720619)。
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文摘
[目的]针对无人艇(ASV)集群区域覆盖问题,设计一种基于电子海图信息系统(ECDIS)的多无人艇区域覆盖路径规划方法。[方法]首先,通过提取ECDIS中的海陆和水深信息,建立基于栅格化方法的无人艇集群覆盖区域环境模型。其次,提出一种基于轮盘选择法的区域划分方法,解决基于初始位置的区域划分方法区域划分不规则的问题,实现在栅格地图中对无人艇集群覆盖子区域的合理划分。最后,构建一种基于模板法的区域覆盖路径规划方法,解决生成树覆盖方法路径转弯数量较多的问题。[结果]搭建基于ECDIS的无人艇集群人机交互仿真平台,验证所提基于轮盘法和模板法的区域覆盖路径规划方法对优化规划路径转弯数量的有效性。[结论]采用所提基ECDIS的无人艇集群区域覆盖路径规划方法,实现多无人艇对海上目标任务区域的覆盖路径规划。
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关键词
无人艇集群
区域覆盖路径规划
生成树覆盖规划
电子海图
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Keywords
swarming autonomous surface vehicles
area coverage path planning
spanning tree coverage planning
ECDIS
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分类号
U664.82
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名北极航线的海冰风险计算与航段安全评估
被引量：2
- 7
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作者
谢宗轩
徐鹤
王胜正
韩冰
吴中岱
刘卫
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机构
上海海事大学商船学院
上海船舶运输科学研究所有限公司
船舶运输控制系统国家工程研究中心
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出处
《中国航海》
CSCD
北大核心
2023年第3期36-41,58,共7页
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基金
国家重点研发计划(2021YFC2801000)
国家自然科学基金(52071199)
上海市科技创新行动计划社会发展科技攻关项目(22DZ1204503,21DZ1205803)。
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文摘
为保障船舶在北极航线的航行安全,研究基于多源冰情数据的海冰风险评估流程。根据海冰密集度、海冰厚度、海冰类型等遥感冰情数据,基于极地操作限制评估风险指数系统(Polar Operational Limit Assessment Risk Indexing System,POLARIS)改进不同冰级船舶的海冰风险指数计算方法,建立北极航线的航段安全评估模型,以呈现北极海冰对不同冰级船舶和不同航段的危险程度。结果表明:该流程能够融合多源冰情数据,反映不同冰级船舶在某一位置点的海冰风险数值,全面显示北极航线上各航段的海冰风险程度。研究成果可为北极航行的船舶操作与航线优化提供参考。
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关键词
北极航线
航行安全
海冰冰情
风险评估
极地操作限制评估风险指数系统
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Keywords
Arctic shipping route
navigation safety
sea-ice condition
risk assessment
POLARIS
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分类号
U698
[交通运输工程—港口、海岸及近海工程]
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