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当期目录

    2018年, 第52卷, 第3期 刊出日期:2018-03-28 上一期    下一期
    学报(中文)
    三维无反射数值波浪水池及波浪与结构物相互作用的模拟
    杨云涛,朱仁传,蒋银,缪国平
    2018,52 (3):  253-260.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.001
    摘要 ( 668 )  
    基于不可压缩黏性流体的N-S方程,采用质量源造波法建立了三维无反射数值波浪水池,并成功地模拟了波浪与浮体的相互作用问题.该数值水池中间为质量源造波区和工作区,两端为消波区,以避免由边界引起的二次波浪反射.数值模拟规则行进波传播,波浪与贯底直立墙壁、矩形浮体、多浮体相互作用,并与边界法数值水池造波以及相关理论、试验结果进行了比较.研究表明,质量源法数值水池较好地模拟了波浪传播及在结构物前形成的驻波,克服了边界造波法无法消除二次反射波的困难,体现了无反射数值波浪水池的效果.采用数值模拟研究了波浪与并排旁靠的Wigley船和矩形驳船在不同频率波浪作用下的水动力性能,各频率上浮体所受的波浪力计算结果和试验值吻合良好,在共振频率附近比势流结果更为准确
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    三维方形浮式储油卸油装置横摇阻尼预报
    杨吉祥1,2,王天英3,唐文勇1,2,范菊1,2
    2018,52 (3):  261-267.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.002
    摘要 ( 650 )  
    针对三维方形浮式储油卸油装置(FPSO)海上浮式结构,基于计算流体力学理论,采用重叠网格技术,计及自由面影响,求解雷诺平均方程,对其自摇衰减运动和强迫摇荡运动进行数值模拟.对 DTMB5512 裸船体自由横摇衰减运动进行模拟,将计算结果和试验数据对比;同时对尺度效应以及网格相关性进行比较分析,验证方法的可靠性.根据计算结果提出结构修改方案,计算各方案相同幅值相同频率下平台强迫摇荡阻尼系数,为工程上的结构设计提供依据.
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    船首对单体穿浪船水动力性能的影响
    魏成柱,易宏,李英辉
    2018,52 (3):  268-275.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.003
    摘要 ( 784 )  
    通过对4个具有不同穿浪船首的单体穿浪船进行建模并对比分析模型在静水及波浪中的直航运动,研究了水线以上船首形式变化对单体穿浪船水动力性能的影响.研究主要基于数值模拟,通过求解URANS(Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程和使用多种动网格技术来预报船体阻力和运动.研究表明:具有瘦削船首的单体穿浪船在短波中的受力和运动对水线以上穿浪船首形式变化不敏感,在波浪中的阻力、运动姿态和加速度比滑行艇的要小;水线以上穿浪船首形式对单体穿浪船在静水中的阻力、姿态和兴波的影响要基于船体尺度进行讨论,大型单体穿浪船静水中的阻力、姿态和兴波对水线以上穿浪船首形式变化不敏感,而水线以上穿浪船首形式对小型高速穿浪艇静水中的阻力、姿态和兴波的影响显著.
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    浸深对高速斜支柱小水线面双体船阻力的影响
    毛立夫,魏成柱,李英辉,易宏
    2018,52 (3):  276-282.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.004
    摘要 ( 620 )  
    以DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) 公开的Suboff潜艇模型作为鱼雷体并以NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) 翼型生成支柱构建了一艘斜支柱小水线面双体船.以此为基础,考虑黏性,通过求解RANS方程,系统地和针对性地研究了浸深分别对高速斜支柱小水线面双体船鱼雷体和整船阻力的影响,揭示了不同航速下各阻力成分与浸深之间的关系.通过研究发现:浸深对高速斜支柱小水线面双体船阻力影响显著,航速越高,浸深对整船阻力的影响越显著;虽然在近水面由于兴波的存在,鱼雷体阻力随浸深的减小而增大,但是整船阻力还是随着浸深的减小而减小.
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    国际海事组织参数横摇Level 2衡准运动预报方法选型
    周耀华,张高峰
    2018,52 (3):  283-290.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.005
    摘要 ( 659 )  
    针对参数横摇Level 2衡准运动预报方法的选型研究,对于制定合理的动稳性衡准、提高船舶的安全水平具有重要意义.基于模型试验数据验证并对比了3种备选的非线性力学方法的预报精度,包括时域方法和平均方法,并分析了引起差异的原因.在此基础上,通过对比大量实船以及事故船的敏感性水平预报结果,为Level 2衡准预报方法的选型提出了若干建议.该研究首次针对参数横摇Level 2衡准运动预报方法开展了精度验证和对比分析,并提出了时域方法参数设置建议,有助于第2代完整稳性衡准的制定.
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    侧推器体积力模型及其应用
    郁程,董小倩,杨晨俊
    2018,52 (3):  291-296.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.006
    摘要 ( 751 )  
    以预报侧推器初步设计阶段的船身推力为主要目的,研究基于体积力的侧推器流场的RANS(Reynolds-Average Navier-Stokes)模拟方法.考虑到敞水桨与侧推器转子的负荷分布差别较大,常用的敞水桨体积力模型对侧推器并不适用,基于后者的负荷分布特征,建立了转子体积力模型,提出了考虑转子阻塞影响的流量修正方法,并给出了有、无齿轮箱时流量修正系数的经验公式.算例表明,文中方法能够对船身推力进行较准确的预报,从而较准确地确定转子推力的设计值.同时该方法还可用于侧推器吸气现象的模拟.
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    双筒式液压减振器节流孔气穴现象和噪声分析
    安成光,曹阳,张建武
    2018,52 (3):  297-304.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.007
    摘要 ( 821 )  
    以道路试验和台架试验为依据,研究双筒液压减振器的异响机制和降噪措施,用AMESim软件对减振器节流孔、膜片阀门和弹簧阀门等建立了流体动力学模型,并对试验结果进行了验证.通过数值模拟和阻尼参数影响分析,确定了节流气穴现象在压缩和复原行程出现的状态,并且得到了节流气穴现象和活塞杆异常振动与节流孔和充气压力的关系.为降低减振器异常振动噪声,进一步提出了在保证减振器外特性的条件下进行异响清除的改进措施.
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    基于刷子模型的悬链式非充气车轮外倾侧偏特性分析
    杜现斌,赵又群,肖振,林棻
    2018,52 (3):  305-311.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.008
    摘要 ( 786 )  
    为研究外倾角对悬链式非充气车轮侧偏特性的影响,分析了悬链式非充气车轮的结构及承载机制,假定车轮所有弹性均集中在具有刷子变形特征的輮轮胎面,建立了悬链式非充气车轮外倾和侧偏特性刷子理论模型.利用轮胎动态特性试验台对悬链式非充气车轮外倾和侧偏特性进行了试验研究,并将试验数据和理论模型的理论值进行对比分析.结果表明:所建立的理论模型对车轮外倾和侧偏特性的表达具有良好的可靠性;当外倾角与侧偏角同号时,外倾角会使侧向力增大,回正力矩减小,而异号时则会减小侧向力,同时增大回正力矩.研究为悬链式非充气车轮结构的优化设计及复合工况下的理论建模提供了指导.
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    超高强度钢电阻点焊拉剪接头断裂模式的模拟分析
    肖凤琳,张延松
    2018,52 (3):  312-317.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.009
    摘要 ( 663 )  
    以1.5mm热成形钢为例,建立超高强度钢点焊拉剪接头有限元模型,定义了热影响区几何尺寸及其材料属性,分析了熔核尺寸对点焊接头断裂模式的影响.结果表明:部分界面断裂模式在软化区发生并在焊核内沿板厚方向失效;而焊核剥离模式则在焊核外沿板厚方向失效;获得了不同断裂模式(界面断裂,部分界面断裂和焊核剥离断裂)下的临界熔核尺寸.为超高强度钢点焊拉剪接头断裂模式评价与预测提供了技术参考.
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    基于Frenet标架的车门匹配
    衡德正1,羊军2,李志敏1,金爱军2,金隼1
    2018,52 (3):  318-323.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.010
    摘要 ( 693 )  
    为提高车门匹配的质量,首先从扫描点云提取边界轮廓,进行傅里叶级数拟合,以曲线论中Frenet标架为基础,求解曲线任意点处的单位切矢与副法矢,借鉴Hausdorff距离的概念,构建匹配质量的目标函数,将车门匹配表示为车门与侧围空间位置的优化,最后采用差分进化算法,全局搜索匹配优化的最佳变换参数,并结合车门匹配实例进行验证.结果表明,所提出的方法能显著改善车门匹配的一致性.
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    基于马尔科夫模型的关联多工序 装配系统装配质量分析
    宋婷婷1,赵子任1,杜世昌1,任斐2,梁鑫光2
    2018,52 (3):  324-331.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.011
    摘要 ( 643 )  
    以关联多工序装配系统为研究对象,考虑上游工序对下游工序的质量影响,运用马尔科夫建模思想,建立了多工序装配系统的马尔科夫模型,提出了装配系统中瓶颈工序的判定方法.以某航天安溢阀门装配过程为案例进行装配系统的建模与质量分析,验证了关联多工序装配系统模型的准确性以及实用性.
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    批量生产模式下考虑设备运行负荷的预防维护策略
    胡家文1,蒋祖华1,侯文瑞2,裴海燕1,王海丽1,孙小明1
    2018,52 (3):  332-339.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.012
    摘要 ( 747 )  
    以批量生产模式下的单设备生产系统为研究对象,考虑设备在不同批量下运行负荷不同,建立了扩展混合非完美维护模型,并采用极大似然法对参数进行估计.考虑生产计划以批量为周期滚动更新,为确保同一批量产品的质量具有一致性,设定预防维护只能在批量转换时刻实施,提出了一种基于当前生产计划的动态预防维护策略.在每个批量转换时刻进行决策,随着生产计划的更新,动态决策出最佳预防维护时刻点.算例证明了考虑负荷的必要性和模型的有效性.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    仿雨滴织构拉刀减磨润滑机制
    倪敬,李斌,许静
    2018,52 (3):  340-347.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.013
    摘要 ( 726 )  
    采用激光加工技术在键槽拉刀后刀面加工了仿雨滴形状的表面微织构,进行了45#钢负载拉削试验研究,同时,基于N-S方程与润滑理论,建立雨滴织构拉刀减磨润滑数学分析模型,求解拉刀润滑油液的流动特性,剖析微织构拉刀的减磨润滑机制. 研究表明,微织构拉刀能够有效降低拉削负载,提高刀具响应性能,减缓刀具磨损,改善拉削性能;拉削过程中,雨滴形状微织构可以有效减小润滑液流动阻力,加快润滑液流动速度,使得润滑液在单位时间内可以带走更多的热量,降低拉削温度,提高拉削效率与加工精度;同时微织构槽可存储微量拉削液,在微润滑状态下可补充局部拉削液断层的不足.
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    基于图论的自动变速器拓扑变换和传动特性分析
    符升平,李胜波,罗宁
    2018,52 (3):  348-355.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.014
    摘要 ( 833 )  
    针对目前适用于计算机分析的变速器模型多功能性、智能性、设计和分析的连续性较差的特点,基于图论理论,建立了相对转速意义下的液力机械式自动变速器拓扑图论模型和换挡变拓扑图论模型,数学描述换挡过程,判别不同挡位的拓扑特性;并建立绝对转速意义下的行星齿轮机构系统图论模型,定义图论模型拓扑变换的数学规则,提出行星齿轮机构传动特性分析方法;通过实例分析,表明所提方法准确可行.研究结果为高效、系统和智能设计自动变速器提供参考.
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    多通道SAR-GMTI二维余弦调相散射波干扰
    房明星1,2,毕大平1,沈爱国1
    2018,52 (3):  356-364.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.015
    摘要 ( 610 )  
    针对多通道合成孔径雷达-地面动目标显示(SAR-GMTI)二维余弦调相散射波干扰展开深入研究.在传统SAR散射波干扰基础上,阐述了二维余弦调相散射波干扰原理,以双通道偏移相位中心天线(DPCA)技术为例分析了其对多通道SAR-GMTI的对抗性能,并以强散射性诱饵为散射目标进行了仿真实验和应用分析.理论分析和仿真实验表明:该方法对SAR-GMTI可产生携带真实目标散射信息的二维“网状”多假目标,并可通过合理配置干扰机和诱饵目标的数量和位置灵活控制干扰目标分布,通过诱饵目标运动实现更加逼真的动目标干扰效果.
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    蜂窝网络中能量收集基站的能量协作算法
    刘迪迪1,2,林基明3,王俊义3,仇洪冰3,彭捷1
    2018,52 (3):  365-372.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.016
    摘要 ( 898 )  
    针对蜂窝网络中具有能量收集(Energy Harvesting, EH)功能且固定电网作为必要补充的基站,以最小化基站从固定电网消耗的能量,充分利用收集的清洁能量,减小二氧化碳的排放量为目的,研究基站间的能量协作问题.提出了该类基站间能量协作的新模型,基站从可再生能源收集的能量在使用之前先被存储在容量有限的充电电池中,2个基站之间通过相连的电力线共享收集的能量.基于提出的新模型,采用线性规划、贪婪算法和Lyapunov优化研究3种不同情景下的EH基站能量协作方案,并给出相应的最优离线和实时算法.通过数值模拟,验证算法的有效性,以及能量转移效率和电池容量对能量协作下基站性能收益的影响.
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    变偏角垂直轴潮流能水轮机纵荡运动水动力分析
    王树齐1,周念福2,张亮3,徐刚1
    2018,52 (3):  373-378.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.03.017
    摘要 ( 864 )  
    采用水轮机旋转运动与强迫纵荡运动的组合模拟水轮机的波浪运动响应,并应用ANSYS CFX 软件对均匀来流中水轮机强迫纵荡时的流场和水动力特性进行分析,研究不同纵荡频率和纵荡幅值对水轮机水动力的影响规律.研究表明:与水轮机在均匀来流环境中仅做旋转运动相比,纵荡使水轮机尾涡间距发生疏密变化;水轮机水动力载荷瞬时值的峰值包络线均值产生较大波动,波动频率为水轮机纵荡频率,波动幅值随纵荡频率和纵荡幅值的增加而增加;载荷波动范围的最大值随纵荡频率和纵荡幅值的增加逐渐增加,而最小值却逐渐减小.研究结果可为潮流电站电能输出控制系统及水轮机结构强度校核提供参考.
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