泡沫-水两用幕厚度与光衰减效果的关系

理论分析与实验研究了水幕系统施放泡沫-水两用干扰幕产生的泡沫幕/水幕施放厚度与光衰减效果的关系。实验对空中和模拟甲板表面施放不同气流量比例的4～32层离散液滴状水幕和泡沫幕,测量其对平行光的衰减。实验结果表明:对于不同泡沫-水两用幕施放位置和气流量比例,随着施放厚度的增加,光衰减效果均明显提高,透射照度的衰减最高可达95.8%（空中）与98.4%（甲板表面）;透射照度衰减的速率随施放层数的增加而逐渐减小。     

舰船尾迹光学信号特征的直方图提取方法

现有舰船尾迹光学信号特征提取方法普遍存在运算复杂、处理速度不快等问题,研究基于直方图分析的舰船尾迹光学信号特征快速提取方法。根据舰船尾迹图像直方图具有明显的双峰特征,提出用峰值点分布密集程度kdd和尾迹区与海水背景区像素灰度值均值比Ci2个参数来表征舰船尾迹光学信号特征强度,通过专门研制的海上特征提取实验装置进行特征提取实验分析。分析结果表明:这2个参数能定量可靠地描述舰船尾迹光学信号特征强度的变化规律,并且在特征提取中具有简单快速的优势,从读进一张舰船尾迹图像到利用MATLAB软件计算出其特征参数值,电脑处理时间约为0.07 s。     

喷射火的双向人工扰流脱火效能研究

针对目前喷射火的施救方法存在效率低、代价高等缺陷,结合燃烧的脱火机理,提出了双向人工扰流脱火施救法,定义了双向人工扰流脱火三原理,并对其技术优势进行了分析,进而专门设计了实验装置并开展了脱火效能实验研究。实验结果表明：在相同的实验条件下,双向人工扰流相比单向人工扰流,最大脱火距离明显提高,并且两者呈相同的变化规律;在相同功耗条件下,双向人工扰流的脱火距离大于单向人工扰流;单双向人工扰流入射角度较小时均不能使火焰脱开,入射角度为30?时,火焰脱开距离最大,之后随着入射角度的增大逐渐减小。     

基于大涡模拟方法和修正的气泡平衡方程的舰船尾流气泡聚并研究

基于大涡模拟方法(LES)和经专门修正的气泡群平衡方程(D-BPBE),对舰船尾流中普遍存在的气泡聚并现象进行了数值模拟研究。结果表明:气泡聚并对尾流总气泡数密度的分布(BND)影响不大,但却是影响尾流气含量分布的主要因素;其原因在于气泡聚并主要发生于有大尺寸气泡参与的情形。虽然从数密度而言,大尺寸(500~1 000μm)气泡相对尾流总气泡的比例较小,但它是尾流中气含量的主要载体,因而往往直接决定着气含量沿尾流流向的分布特征。研究同时表明了气含量的分布特征为,近尾流区(约1.8 km内)近似以乘幂形式衰减,远尾流区以线性格式衰减。结论弥补了当前针对舰船尾流的研究一直不能明确气泡聚并在尾流气泡分布中的作用这一根本缺陷。     

海洋拖曳系统稳定姿态的影响因素研究

目前在进行海洋拖曳系统稳定姿态研究时,仅能针对单一的影响变量进行分析,难以将多个相互关联的物理参数作为一个整体进行考虑。鉴于此,根据拖曳系统的受力平衡,建立了海洋拖曳系统运动计算模型;并基于该模型,提取出了影响系统稳定姿态的四个关键因素,实现了多个物理参数的耦合分析。使用四阶龙格库塔法仿真计算了这个四个因素对系统稳定姿态产生的影响。数值结果表明了模型的正确性,并分别给出了各因素对系统稳定姿态的影响规律,为海洋拖曳系统的设计提供一定的理论参考和更加明确的设计依据。     

延时膨胀泡沫的运动特性研究

针对舰船利用现有水幕系统施放泡沫幕难以同时满足施放距离远、滞空时间长的问题,深入研究了延时膨胀泡沫(DEF)的运动特性。将不同浓度的一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)和碳酸氢钠(NaHCO3)溶液在高压管路中以物质的量之比1:2充分混合,添加6%体积的水成膜泡沫液,制得DEF并由圆柱状喷口施放,测量其射程、体积的变化规律。结果表明:DEF运动的主要影响因素——曳力加速度af与其运动速度v的平方、瞬时发泡率δ的2/3次方成正比,而泡沫施放后δ是逐渐增加的,其施放初期的af远远小于普通泡沫,可大幅提高射程;在其降落阶段,δ的增加又有利于降低泡沫的降落速度,进而提高其滞空性能;当DEF最终发泡率A为4.0时,其平均射程可达普通空气泡沫的2.7倍,泡沫体积膨胀大约在2.5s内完成90%,对应af的体积因子δ2/3增大了2.4倍,滞空时间增大了1.55倍。研究结论可为泡沫型干扰幕技术的进一步丰富完善以及相应装备研制提供必要的理论和实验基础。     

船舶涡旋流堵漏效果与刚性桨叶工作位置的关系研究

船舶涡旋流堵漏是为克服现有堵漏手段的不足而提出的一种新技术思想,通过在船舶破口外侧形成局部涡旋流场,使破口处的海水高速旋转,大幅减小海水的压力,从而为破口的舱内封堵创造有利条件.在自行设计制作了专用实验装置的基础上,分别从桨叶相对破口距离、桨叶相对破口高度和桨叶相对破口角度3个方面,定量研究了刚性桨叶工作位置对进水时间的影响规律,进而揭示了刚性桨叶工作位置与船舶涡旋流堵漏效果的关系.实验结果表明:当刚性桨叶中心略低于破口中心,桨叶正对于破口且距离破口越近时,延长进水时间越明显,涡旋流堵漏效果越显著,可使用于堵漏的时间延长到300%以上.这一结论可为船舶涡旋流堵漏方法的完善提供必要的理论基础和实验依据.     

海上水基燃烧技术的高可靠性自致燃方法研究

作为海运安全、救援、环境等众多领域具有广阔应用前景的海上水基燃烧新技术,其自致燃的实现一直是瓶颈问题。本文针对性地提出一种能够适于海水弱碱性环境的高可靠性自致燃方法,即利用“Na+NH4Cl”的化学反应放热方法,核心思想是利用Na与海水反应生成H2,并利用NH4Cl特定的水解改性作用加剧其反应程度,确保所生成的H2自燃。文章研究了该方法实现高可靠性自致燃的化学反应原理,给出了专用材料的选取原则、最佳配比以及投掷的组合方式,并经实验表明其具有极高的自致燃成功率。研究结论可为自致燃问题的解决提供可靠的途径,从而使海上水基燃烧这一新技术简便致用。     

Basset力对液体中易溶性气泡运动的影响

为从理论上分析Basset力对液体中易溶性气泡运动过程的影响, 综合考虑气泡上浮速度和传质速率间的耦合关系, 构建了适于描述易溶性气泡上浮过程的动态耦合模型. 利用该模型对氨气鼓泡吸收过程的计算分析表明, Basset力对易溶性气泡运动行为影响显著. 为此, 又提出了衡量Basset力对气泡运动全过程影响大小的评价指标(无量纲$\eta $数)及其算法. 基于上述模型和指标对水中气泡上浮过程的分析表明: 气体溶解度系数$H$对Basset力影响气泡运动的强度具有决定性作用, 当气泡内气体的$H<10^{-4}$时, 可以忽略Basset力的影响, 而当$H>10^{-4}$时, Basset力的影响迅速增强, 不应忽略; 且气泡半径越小的, Basset力的影响越显著; 而气泡所处深度与Basset力的影响强度关系不大.