舱段结构在气泡射流作用下的毁伤效果

为研究水下爆炸气泡载荷对船舶局部结构的毁伤效果,设计建造了实尺度舱段模型,并进行水下 爆炸实验,测量了水中压力、气泡脉动周期、舱段外板结构的动应变与塑性变形。分析了不同冲击因子作用下 舱段结构的动态响应,并结合水中压力测量结果,探讨了气泡射流的成因。在此基础之上,分析了气泡射流载 荷的影响范围以及外板在不同载荷作用下的毁伤模式。实验结果表明,相比冲击波载荷,在某些情况下射流 冲击载荷引起的结构响应更剧烈,毁伤效果更严重,因此在中近场水下爆炸作用下,气泡射流冲击载荷对船体 结构的影响不能忽视。     

FTIR光谱在润滑油污染物定量监测中的应用研究

柴油机润滑油在使用过程中,会受到水份、柴油或冷却液等的污染,受高温或燃烧室气体的作用还会产生氧化、硝化、磺化等产物,严重时,这些污染和产物可导致装备的失效。在用润滑油分析能可靠地反映其工作状态,从而确定最佳换油时机和故障源,以避免柴油机在使用过程中产生异常磨损及腐蚀等问题。目前的传统方法,是用卡尔菲休法测定石油产品中水份,气相色谱法测定柴油机油中的柴油稀释剂,因分析时间长和费用高等因素影响其普及应用。傅里叶红外（FTIR）光谱法从分子水平分析润滑油,从而能更有效地监测在用油,由于光谱的复杂性,目前尚不普及。通过在实验室条件下配置多种污染程度的油液样,分别为润滑油含水份百分比浓度为0.11%,0.22%,0.44%和0.88%的油样;润滑油在230 ℃下的氧化时间为299,323,371和395 h的油样;润滑油被柴油稀释的质量百分比浓度为1.5%,3%,6%和12%的油样;润滑油含乙二醇质量百分比浓度为0.1%,0.2%,0.4%和0.8%的油样,包括配置的润滑油油样共计20个。实验采用安捷伦Agilent Cary 630红外光谱仪,使用100 μm厚的液体池,防潮ZeSe型配置的光谱范围为4 000～650 cm-1。分析了所有油样,获得了FTIR光谱图,确定了水、氧化产物、柴油、乙二醇污染所对应的特征波段范围分别为3 150~3 500,1 670~1 800,745~755和1 030~1 100 cm-1;监测参数包括特征波段的实测中心点、左边界、右边界、左基线、右基线等。建立了一种在用润滑油污染物定量分析模型,通过水份、柴油、乙二醇的污染比例和峰面积,在230 ℃下的氧化时间与峰面积分别建立拟合方程,水、柴油、乙二醇含量百分比与对应峰面积的相关系数分别为0.977 9,1.000 0和0.989 5,氧化时间与对应峰面积的相关系数为0.999 6。分析计算预测值与实际值的相对误差可知：水份和乙二醇在含量大于0.2%时,预测的最大相对误差为10%;氧化时间和柴油预测值的最大相对误差为1%。通过按比例稀释,可对在用油进行监测,对3个日常工作的实际油样进行FTIR光谱分析。结果表明：一个油样的水份含量为0.38%,已经超过标准;一个油样的燃油稀释为19%,已经超标;另外一个油样正常。水份超过标准门阈值的油样经卡尔菲休法测量,其相对误差为4.6%。燃油稀释超过标准的油样经黏度测量,其相对值变化同样超过了标准要求,即在判断润滑油是否需要换油方面是一致的。利用FTIR光谱法分析在用润滑油,选定适当的吸收峰,并计算吸收峰的面积,借助于已经建立的拟合公式,可快速可靠地监测在用油的污染种类及程度,该方法可在一定程度上满足工程需要。     

舰船舷侧防护液舱舱壁对爆炸破片的防御作用

针对破片撞击液舱外板,建立分析模型探讨背水靶板的穿甲过程。以能量分析为基础,根据破片 穿甲的运动方程和德玛尔模型,推导破片穿透背水靶板后的剩余速度公式。根据给出的剩余速度公式,计 算不同初始速度(1.0~1.6km/s)的破片穿透背水靶板后的剩余速度,根据已有剩余速度公式计算破片以同 样的初始速度穿透背空靶板后的剩余速度,并用非线性动力学分析软件AUTODYN 对相应的破片穿甲过程 进行数值模拟。模拟结果能较好地与理论计算结果相吻合。与破片穿透空背靶板的情况相比,破片穿透背水 靶板后剩余速度降低更明显。破片初始速度越高,板后的液体对破片阻碍作用越明显,破片速度降越大。     

超音速子母弹开舱后流场特性研究

用数值求解雷诺平均N-S方程的方法对超音速子母弹开舱后复杂外形的流场特性进行数值模拟.模拟结果与试验结果对比表明,采用S-A一方程湍流模型求解雷诺平均N-S方程,并以AUSM+作为离散格式的数值方法,可较细致地模拟开舱后弹体周围的定常绕流特性.对有攻角时流场结构进行分析,并对其流动机理进行探讨.发现开舱后在弹肩处的后向台阶有回流形成,横截面子弹弹体表面边界层分离使装配空隙内形成涡流并使弹体环向表面压力出现极小峰值,不规则的外形使尾流不对称.可为确定子弹抛撒初始条件提供参考.     

MPS与GPU结合数值模拟LNG液舱晃荡

液舱晃荡是一种在外部激励作用下部分装载的液舱内液体的波动现象,它会对液舱结构强度和运输船舶稳性产生危害.移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit,MPS)是一种典型的无网格粒子类方法,可以有效地模拟剧烈的液舱晃荡问题.但MPS方法存在计算效率低的缺点,难以模拟大规模三维问题,而GPU并行加速技术已广泛应用于科学计算领域.因此,本文将MPS方法与GPU并行加速技术相结合,采用CUDA程序语言编写,自主开发了MPSGPU-SJTU求解器,对三维液化天然气(liquefiednatural gas, LNG)型液舱晃荡进行了数值模拟.通过三种不同粒子间距的数值模拟,验证了求解器的收敛性,其中最大计算粒子数达到了200多万.与其他研究结果相比,MPSGPU-SJTU求解器能够准确地预测壁面砰击压力,并且捕捉晃荡过程中自由面的大幅度变形和强非线性破碎现象.相比CPU求解器的计算时间,GPU并行加速技术可以大幅度地减小计算时长,提高MPS方法的计算效率.本文将LNG型液舱与方型液舱的晃荡进行对比,结果表明在高充液率下LNG型液舱可以有效地减小晃荡幅值和壁面砰击压力.但在中低充液率下,LNG型液舱则会加剧晃荡,自由面呈现明显的三维特征.本文还进一步研究了水和LNG两种不同介质的液舱晃荡现象,数值模拟结果表明二者的流场基本相似,砰击压力则正比于液体密度.      

起落架舱结构优化与计算分析

机翼主起落架舱结构在飞机起飞着陆时承受起落架传递的地面载荷,在飞行时分担机翼的部分弯矩和剪力。其结构的合理性、可靠性直接关系到飞机的使用安全。本文运用CAE软件对其结构方案进行了对比分析和优选,并对起落架的主承力结构进行拓扑优化,根据优化结果对结构进行了改进设计,使其材料分布更为合理,减轻了结构重量;最后运用材料非线性接触应力算法进行强度校核,验证了结构的可靠性。     

真空低温环境下卫星天线变形摄影测量技术

介绍了一套在真空低温环境下使用的摄影测量系统。该系统主要用于真空低温环境下对卫星天线等由于热变形而导致的面形变形进行测量,其测量方法采用了摄影测量法的基本原理。该设备为国内首套自主研制的真空低温环境用非接触摄影测量系统,主要由CCD摄影组件、标尺、支撑机构、试件加热设备和专用图像处理软件组成。采用该测量系统在模拟空间环境下对Φ660mm口径反射面卫星天线进行了一次变形测量试验,通过试验完成了对被测天线的变形测量,获得了大量的数据,验证了采用该套测量系统在模拟空间环境下进行天线变形测量的可行性。通过分析,该套测量系统的相对测量精度达到了1/20000。     

船用柴油机废气脱硫技术和经济性分析

国际海事组织全球限硫令2020年1月1日起生效实施, 船舶废气脱硫系统是被认可的履约技术之一, 其技术可行性和经济性是船东关心的重要因素. 本文对比分析了主流的船用柴油机废气脱硫技术, 认为混合式脱硫系统具有较好的技术适用性. 进一步运用全寿命周期费用分析法进行了经济性研究, 重点分析了高低硫油价差对镁基混合式废气脱硫系统投资回收期和净现值的影响. 结果表明, 船舶脱硫系统在当前油价处于历史低位时仍有较好的经济性, 随着油价回升, 船舶脱硫系统将具有巨大的市场潜力.     

大型射电望远镜悬挂馈源的风振模拟

基于随机过程理论和数值模拟方法 ,提出了利用 MATL AB软件模拟生成随机风荷的一种新途径。分析了 5 0 0 m口径大型射电望远镜 ( FAST)悬挂馈源结构在随机风荷下的非线性动力响应 ,为设计馈源稳定平台的运动控制范围提供了依据。     

基于计算机视觉的大射电望远镜馈源舱动态定位系统

在FAST项目馈源舱扫描跟踪设计中 ,舱体的动态定位是实现系统闭环控制的基础。作者根据相机交汇测量原理提出了舱体空间动态定位的基本方法。推导了通过舱体上不共线三点描述舱体位姿的方法 ,介绍了相机交汇测量原理及系统标定方法 ,最后给出了大射电望远镜FAST 5 0m模型计算机视觉动态定位系统的组成 ,并讨论了CCD技术在FAST项目中应用的可行性