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当期目录

    2017年, 第51卷, 第3期 刊出日期:2017-03-29 上一期    下一期
    建筑科学
    超声雾化液体除湿系统对室内空气品质的影响
    李曦,张凯晟,杨自力,连之伟
    2017,51 (3):  257. 
    摘要 ( 687 )  

    摘要:  研究了超声雾化液体除湿空调系统对室内空气品质的影响,得到室内空气中氯化锂质量浓度的安全阈值为70μg/m3.通过实验分析了入口溶液中氯化锂的质量分数(wi)、除雾器孔隙率等对空气带液量的影响.当wi由31.5%上升至38.8%时,空气带液量也随之上升,最高为26.93μg/m3.除雾器的孔隙率显著影响空气带液量,应使用孔隙率低于93.5%的丝网除雾器.在最不利工况下,该系统空气带液量未超过安全阈值,表明对室内空气品质没有影响.研究成果对超声雾化液体除湿系统的推广有一定指导意义.

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    基于弱非线性假定的船舶波浪增阻数值计算
    陈思,马宁,顾解忡
    2017,51 (3):  277. 
    摘要 ( 754 )  

    摘要:  基于船舶在波浪中运动的势流理论的弱非线性假定,对于船舶在迎浪下的波浪增阻进行了数值计算.数值计算将Maruo波浪增阻理论与非线性船舶运动理论相结合.非线性的船舶运动响应采用时域切片法计算,考虑了FroudeKrylov力与静水压力的非线性影响,辐射力与绕射力则保持线性.在船舶运动结果的基础上应用Maruo公式计算波浪增阻.S175集装箱船的计算结果验证了所采用方法的准确性,同时表明所采用方法能够有效考虑波陡对于波浪增阻的影响.在此基础上进一步探究了航速对波浪增阻的非线性特性的影响.

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    海洋工程
    基于非均质多相流模型的液舱晃荡数值模拟
    刘东喜1,唐文勇1,王晋1, 2,薛鸿祥1
    2017,51 (3):  283. 
    摘要 ( 737 )  

    摘要:应用非均质多相流模型对不同装载率和激励频率下矩形液舱的横摇晃荡运动进行了数值模拟.分析了液体重心的横向和纵向运动情况,计算了不同工况下自由液面形状与速度场分布以及舱壁测点处压力的时间历程和相应的功率谱密度.模拟结果与均质模型计算结果和试验结果的对比分析验证了非均质模型在模拟液舱晃荡时的优越性.

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    新概念无人穿梭艇静水操纵性能
    王健a,刘旌扬a, b,魏成柱a,易宏a, b
    2017,51 (3):  288. 
    摘要 ( 729 )  

    摘要:  引入一种具有单体半滑行穿浪船型的新概念无人艇——穿梭艇,对其优良的操纵性能进行研究和分析.根据国际海事组织船舶操纵性试验标准,搭建穿梭艇自航模系统,进行标准的自航操纵性试验,获取相关的静水操纵性数据.采用船舶操纵性理论,结合试验数据对穿梭艇的操纵性能进行研究和分析.试验和分析结果表明穿梭艇具有良好的操纵性能和灵活性、独特的操纵性特点和优势.此外,采用数值计算方法,对其独特的操纵性特点进行了理论分析.

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    船舶艏侧推器脉动压力数值计算
    刘辉1,2,冯榆坤1,2,陈作钢1,2,3,代燚1,2,3,田喜民1,4
    2017,51 (3):  294. 
    摘要 ( 668 )  

    摘要:  以艏侧推桨为研究对象,采用有限体积法,通过求解非定常RANS(ReynoldsAveraged NavierStokes)方程对槽道流场进行了数值模拟得到槽道壁的脉动压力,为结构减振优化设计提供初始数据输入.数值模拟得到的脉动压力与试验结果吻合良好,压力脉动集中在桨叶梢附近小块区域.通过对比不同来流方向的脉动压力,发现船舶正前方和正后方来流时,压力脉动值分别出现极小值和极大值,压力脉动情况与流场复杂性相关,水流越顺畅,压力脉动值越小,反之亦然.数值模拟得到的槽道内及螺旋桨叶片上完整的压力云图可为结构优化设计提供重要参考数据,具有工程实用价值.

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    独立B型液化天然气运输船绝热层#br# 局部失效对结构安全的影响
    马晨增,唐文勇
    2017,51 (3):  300. 
    摘要 ( 698 )  

    摘要:  根据独立B(SPB)型液化天然气(LNG)运输船绝热层失效后船体的传热特点,提出通过温度影响因子和面积影响因子分析船体结构温度场和内层对流空间空气温度场的耦合关系.选取液舱绝热层典型的局部失效模式,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟和有限元分析求解失效前后船体温度场和温度应力,分析了绝热层局部失效对船体结构安全性的影响.对事故工况下SPB型LNG船的安全性评估具有一定的参考意义.

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    耙吸式挖泥船先进性评价方法
    王运龙,李楷,沈嘉祺,金超光,陈小雅
    2017,51 (3):  305. 
    摘要 ( 866 )  

    摘要:  在国家标准的基础上,结合耙吸式挖泥船(TSHD)的特点,提出一套适用于已建造投入使用的TSHD性能水平等级评价方法,建立了相应的评价指标体系和计算方法,用于对建造完成的TSHD的先进性评价.经过分析和计算实例表明,该性能水平等级评价方法是可行和有效的.利用获取的评价结果,可对船舶在同类型挖泥船中的先进性水平进行定位,评估船舶设计是否达到预期的效果,找出存在的问题,以指导今后的工作;同时,可为国标中的船舶性能水平等级评价体系作有益补充.

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    基于铺层参数的复合材料耐压壳协同优化设计
    李彬a,庞永杰a,程妍雪a,朱枭猛b
    2017,51 (3):  308. 
    摘要 ( 844 )  

    摘要:  在给定的材料性能条件下,以耐压壳纤维体积分数和层合板厚度为设计变量,以结构质量最小为优化目标进行复合材料耐压壳的布局优化;以铺层参数作为优化变量,综合考虑结构的稳定性及其材料强度,实现了结构铺层方式的优化设计;通过协调各子系统优化结果,实现了适用于潜水器复合材料耐压壳结构/材料一体化的协同优化设计.结果表明:耐压壳结构质量较优化前的降幅为20.57%,临界失稳压力为30.78MPa,失效指数为0.675,优化结果达到预期效果.所提出的基于铺层参数的协同优化方法能够对复合材料耐压壳进行优化设计,解决了直接以铺层角作为设计变量的优化效率低的问题.

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    抗空化扭曲舵的设计及其水动力性能分析
    叶金铭,王威,于安斌,张凯奇
    2017,51 (3):  314. 
    摘要 ( 787 )  

    摘要:  通过面元法计算螺旋桨尾流场,根据螺旋桨尾流场对扭曲舵各剖面的几何攻角进行设计,提出了抗空化扭曲舵的设计方法;采用计算流体动力学方法评价舵的水动力性能,并经过拖曳水池的舵力测量试验加以验证.结果表明,在不同的航速和舵角条件下,与普通舵相比,扭曲舵的负压力系数峰值明显较小,从而大幅提高了舵的抗空化性能,降低了舵的空化剥蚀和由舵产生空泡所引起的振动噪声.由于扭曲舵与螺旋桨的尾流匹配良好,在舵角为0°时,扭曲舵叶背的压力系数分布与叶面的压力系数分布基本重合,因而显著减小了直航时舵上的横向力和舵轴力矩,有利于舵和舵机的受力.

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    变角度尾压浪板对断级滑行艇阻力性能的影响
    蒋一,孙寒冰,邹劲,杨东梅,胡安康
    2017,51 (3):  320. 
    摘要 ( 823 )  

    摘要:  为了研究尾压浪板安装角对断级滑行艇阻力性能的影响,对尾压浪板安装角β=2°,3°,4.5°的双断级滑行艇模型进行试验研究,并利用计算流体动力学软件CFX对容积Froude数Fr▽=0.44~5.20的模型绕流场进行模拟,分析了尾压浪板的作用机制,以及不同β角的尾压浪板的水动力特性,探讨了尾压浪板安装角对断级后空穴和各滑行面负荷系数的影响.结果表明,增大尾压浪板安装角,可使断级滑行艇得到较好的低速阻力性能,并且在对高速段阻力影响较小的同时提高发生海豚运动的临界速度.

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    喷水推进船模旋转叶轮流场的数值分析
    龚杰,郭春雨,张海鹏
    2017,51 (3):  326. 
    摘要 ( 750 )  

    摘要:  为建立喷水推进船的自航试验模型,采用虚拟盘模型和重叠网格模型对装船后喷水推进器内的旋转叶轮进行数值计算,探讨了2种数值计算模型所得喷水推进船模船体的外流场及推进器流道内的轴向速度分布,并分析了喷水推进船模的流场特性.结果表明:2种模型的船体外流场计算结果基本一致,但两者的推进器内流场计算结果存在明显差别,且重叠网格模型的计算结果更接近真实叶轮状态;2种模型都能够模拟喷水推进船模内、外的流场特性,且对局部压力分布和船尾射流造成的兴波干扰效果的模拟结果均具有一致性.

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    基于实测的软刚臂横摆疲劳分析
    樊哲良1,王延林1,岳前进1,孙晔2
    2017,51 (3):  332. 
    摘要 ( 821 )  

    摘要:  针对浮式生产储存卸货装置中软刚臂系泊系统所产生的横摆问题,运用相位分析方法分析软刚臂横摆与船体横摇的共振现象,研究了软刚臂横摆的疲劳分析方法;以软刚臂上铰点为例,运用雨流计数方法统计上铰点1a的循环次数,并推算出其15a的循环次数,利用有限元方法计算15a的循环次数下的疲劳损伤.结果表明,上铰点的整体损伤达到了0.57.在软刚臂的设计年限内,上铰点存在疲劳失效的隐患风险,亟需寻找切实可行的方法以降低共振所带来的影响.

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    交通运输
    基于遗传算法的船舶分段运输调度方法
    王冲1,茅云生1,辛锺桂2
    2017,51 (3):  338. 
    摘要 ( 811 )  

    摘要:  为解决船厂平板运输车搬运船舶分段的日程计划问题,建立了利用最少数量的平板运输车完成分段搬运作业,以及所有分段搬运作业完成时间最小化的两阶段优化模型,提出了基于遗传算法的2种启发式方法以实现模型求解,并用数值实验的方法进行验证.结果表明,所提出的2种方法都能够较好地完成船舶分段运输调度计划,并实现平板运输车的高效利用.

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    航空、航天
    飞艇用层压织物膜材料在双向应力作用下的弹性参数分析
    陈建稳1,周涵1,陈务军2,赵兵2,王明洋3
    2017,51 (3):  344. 
    摘要 ( 488 )  

    摘要:  为揭示双向应力作用下飞艇用层压织物膜材料弹性参数的响应特征,针对高性能蒙皮材料Uretek3216LV进行了一系列双轴拉伸试验,获得了9种应力比例条件下的应力应变关系数据,并分析了其非线性及正交异性特征;采用膜材料试验标准计算了膜材料的弹性参数,分析了应力比及应力比组合对弹性参数的影响规律;运用Matlab软件进行数值分析,得出应力空间的弹性参数响应曲面特征,并提出应力空间弹性参数加权平均值的计算方法,研究了在不同应力水平及应力比下弹性参数的变化规律.结果表明:层压膜材料的弹性参数之间无耦合关系,正交互补性质在其本构关系上的适用性不足;膜材料的变形特征及弹性参数受应力比及应力比组合的影响显著,且均呈现出明显的非线性及正交异性特征;在飞艇结构设计中,宜根据膜材料所属结构部件的应力比分布特征,选取包含相应应力比的组合项来求取弹性参数,以提高弹性参数计算的稳定性和可靠性.

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    交通运输
    地铁二系垂向悬挂系统最佳阻尼比的解析计算
    周长城1,于曰伟1,赵雷雷1,2
    2017,51 (3):  353. 
    摘要 ( 796 )  

    摘要:  针对地铁二系垂向悬挂系统的阻尼匹配问题,提出了一种悬挂系统最佳阻尼比的解析计算方法.基于国内外几种典型轨道谱分析,利用曲线拟合方法构建适用于车辆运行平稳性理论分析的轨道高低不平顺输入模型;根据1/4车体3自由度垂向振动模型,以车体振动加速度的均方值最小为目标,利用随机振动理论和留数定理建立了地铁二系垂向悬挂系统最佳阻尼比的解析计算模型,并通过实例计算及仿真加以验证.结果表明,阻尼比的解析计算值与仿真值的最大相对误差仅为2.55%,从而验证了所建立的地铁二系垂向悬挂系统最佳阻尼比解析计算模型的正确性.

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    简支梁桥竖向线形变化对双线对开轻轨列车运行性能的影响
    王少杰1,3,徐赵东1,刘福胜2,李舒1,DYKE S J3
    2017,51 (3):  359. 
    摘要 ( 531 )  

    摘要:  以轻轨列车轨道桥梁(LTTB)系统建模理论为基础,针对某双线对开轻轨列车通过多跨简支梁桥动力性能分析的工程问题,建立考虑线形变化的有限元模型,并充分考虑各子系统非线性特性、轮轨接触和轨道不平顺等因素;采用轮重减载率、车体振动最大加速度和Sperling指数评价轻轨列车的运行性能,研究了轻轨列车的过桥运行性能以及梁体线形变化对列车运行性能的影响.结果表明:所建有限元模型具有可视化建模、高效稳定求解等特点;随着车速增加,轻轨列车的运行安全性降低、运行平稳性变差;在同一车速条件下,梁体线形变化对轻轨列车运行安全性、平稳性的影响程度不同;针对案例,当梁桥线形变化时,轻轨列车运行性能由轮重减载率控制,在不大于设计速度80km/h运行(如桥墩沉降不大于30mm或梁体下挠/上拱不大于20mm)的条件下,轻轨列车满足运行安全性的要求.

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    航空、航天
    结冰对带舵面翼型流场的影响及其气动参数分析
    李冬,张辰,王福新,刘洪
    2017,51 (3):  367. 
    摘要 ( 650 )  

    摘要:  利用计算流体动力学方法模拟了结冰后带舵面翼型的流场变化特征,分析了不同攻角条件下升力系数与舵面偏转角的量化关系,并对比了角冰和脊状冰条件下气动导数的差异.结果表明:与干净翼型相比,结冰后带舵面翼型的升力系数及升力系数关于舵面偏转角的变化率出现了较大降幅;舵面下偏导致的“上洗”效应将会加大冰型对流场的干扰,角冰引起的流动分离尺度受舵面偏转角的影响较大,且随着来流攻角增加而愈加明显;脊状冰可使翼型上表面产生大范围的流动分离,带舵面翼型的失速偏转角大幅提前,升力系数关于舵面偏转角的变化率大幅降低;在角冰条件下,带舵面翼型的相对气动导数呈现出3个不同的变化阶段,且随着来流攻角和舵面偏转角的增加而逐级下降,而在脊状冰条件下则呈现出2个不同的变化阶段,且其降幅更明显.

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    海洋工程
    三维水翼初始梢涡空泡数的尺度效应
    蒲汲君,熊鹰,王睿
    2017,51 (3):  374. 
    摘要 ( 684 )  

    摘要:  针对梢涡流场和初始梢涡空泡数的尺度效应问题,利用大涡模拟(LES)湍流模型对三维水翼的梢涡流场流速进行模拟计算;为减少误差,对梢涡流域网格进行了局部加密处理,对未发生空化时梢涡内的轴向速度和切向速度进行计算.结果表明,LES湍流模型的流场流速计算结果与实验值吻合较好.同时,介绍了经典初始梢涡空泡数尺度效应公式的推导过程,并利用数值计算的速度环量和涡核半径修正尺度效应公式.

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    其他
    考虑产品缺陷率和延迟支付的占线报童#br# 模型与订货策略选择
    康旺霖,王垒,张波
    2017,51 (3):  379. 
    摘要 ( 663 )  

    摘要:  针对考虑产品缺陷率和延迟支付的占线报童问题,拓展了传统的占线报童订货模型;考虑存在产品缺陷和允许延迟支付的现实,采用竞争分析方法研究不同风险偏好特征下的报童问题,给出了不同情形下的占线订货策略.结果表明,所提出的占线订货策略具有良好的竞争性能比.采用产品缺陷率阈值和供应商延迟支付优惠都能够帮助占线报童在不确定情形下制定较好的订货策略.供应商的延迟支付优惠可使占线报童倾向于偏好风险,从而愿意承担更多的缺陷商品;同时,延迟支付能够留给供应商更多时间以改进自身的生产技术,从而降低产品缺陷率.

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