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气泡辅助系统碎冰区减阻特性船模试验研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第4期50卷 83-89页

作者：吴刚刘昕倪宝玉郭鹏杰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011 中国人民解放军92942部队北京100161 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了研究气泡辅助系统降低船模碎冰区阻力的机理及效果,采用非冻结模型冰,在室外冰水池内开展了一系列船模拖曳试验,分别对不同碎冰密集度、不同船模航速及不同通气量参数下的阻力特性变化规律展开研究.试验结果表明:当该气泡辅助系统... 详细信息

为了研究气泡辅助系统降低船模碎冰区阻力的机理及效果,采用非冻结模型冰,在室外冰水池内开展了一系列船模拖曳试验,分别对不同碎冰密集度、不同船模航速及不同通气量参数下的阻力特性变化规律展开研究.试验结果表明:当该气泡辅助系统工作时,船体两侧的碎冰会受到气泡上浮及气水混合流的作用,发生翻转并向远离船体方向运动,在船体与碎冰之间形成一条无冰带,在该范围内几乎没有船体与碎冰的相互接触,以此达到降低阻力的效果;船模开启气泡辅助系统后的减阻率受碎冰密集度、航速、通气量三者共同影响,减阻率总趋势是随通气量的增加而增加,且该系统在低碎冰密集度、低航速工况下的减阻效果更好.

关键词：极地破冰船气泡辅助系统非冻结模型冰碎冰阻力阻力试验

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逆止阀性能指标及测试方法研究

岩土工程学报 2016年第S1期38卷 114-118页

作者：程永辉郭鹏杰张伟长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 国家大坝安全工程技术研究中心湖北武汉430010

水利工程中的衬砌结构层经常需要设置即可排水又有防渗功能的排水系统,以解决结构抗浮稳定和水体外渗的技术问题。逆止阀是解决此类问题的新产品,由于目前应用不多,其性能和检测方法尚无规范可依,给工程带来了一定的安全隐患。从工程要... 详细信息

水利工程中的衬砌结构层经常需要设置即可排水又有防渗功能的排水系统,以解决结构抗浮稳定和水体外渗的技术问题。逆止阀是解决此类问题的新产品,由于目前应用不多,其性能和检测方法尚无规范可依,给工程带来了一定的安全隐患。从工程要求和逆止阀的工作原理出发,提出了止水水头、开启水头和排水流量3个反映逆止阀性能的常用指标;研制了专用的测试设备,并给出其性能指标的测试方法;最后,针对逆止阀的长期性能进行了分析和探讨;研究成果可供逆止阀检测参考。

关键词：逆止阀性能指标测试方法

气泡辅助破冰清冰系统减阻机理的试验及数值模拟研究

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气泡辅助破冰清冰系统减阻机理的试验及数值模拟研究

作者：郭鹏杰哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近年来,随着北极航道的开发,北极资源的潜在开采,两极地区科学考察和开发等各项事业的蓬勃发展,对船舶在恶劣冰况中的破冰能力和航行能力提出了迫切的需求。除了优化破冰船体线型,增加辅助破冰系统也是提升破冰船破冰能力的有效手段之... 详细信息

近年来,随着北极航道的开发,北极资源的潜在开采,两极地区科学考察和开发等各项事业的蓬勃发展,对船舶在恶劣冰况中的破冰能力和航行能力提出了迫切的需求。除了优化破冰船体线型,增加辅助破冰系统也是提升破冰船破冰能力的有效手段之一。气泡辅助破冰系统作为目前较为流行的辅助破冰系统之一,对于其工作机理的深入研究十分必要,然而尽管气泡辅助破冰系统已有应用,但鉴于各种原因,气泡辅助破冰的相关研究却十分少见,这使得气泡辅助破冰系统与海冰相互作用机理尚不完全明了。本文针对气泡辅助破冰系统减阻机理的问题,采用模型试验与数值计算相结合的方式对具备该气泡辅助系统的极地破冰船的气泡-船-碎冰相互作用现象以及阻力特性进行了研究。本文模型试验部分采用了聚丙烯材料的非冻结模型冰在拖曳水池中进行气泡辅助破冰清冰系统阻力特性研究,以雪龙2号极地科考破冰船为船模原型,分别对气泡运动特性、气泡与碎冰作用现象,以及不同碎冰密集度、不同船模航速、不同通气量参数下的阻力特性变化规律展开研究,进行了一系列不同工况下的试验组次。结果表明,气泡辅助破冰系统所产生的气水混合流及气泡严重扰动了船体周围碎冰的运动,对碎冰航道的形成产生了有利影响;同时发现影响该系统减阻效果主要受通气量、碎冰密集度、船舶航速三方面因素共同影响,而且即使在相同的通气量条件下,碎冰密集度和航速对减阻率的影响依旧显著。本文对具备气泡辅助破冰清冰系统的破冰船在碎冰区域航行过程进行了基于CFDDEM耦合方法的数值计算,在流体动力学软件STAR-CCM+搭建了船舶-碎冰-水-气耦合框架。介绍了数值计算方法,包括控制方程、湍流模型、碎冰颗粒接触理论、颗粒模型及发射器的选择。然后将数值计算结果与船模试验结果进行了对比分析,在气泡运动特性、船体与碎冰相互作用的物理现象模拟上,数值计算与试验吻合良好,同时在船舶冰阻力上也与船模试验在阻力趋势及数值上均有着较好的一致性,无量纲化误差约为11%。进一步对有无气泡辅助破冰系统、不同气孔布置及通气量的破冰船在碎冰区航行时船体周围流场、碎冰的运动及分布情况、冰阻力特性进行对比分析。结果表明艏部位置气孔以及舷侧位置气孔对于降低整体碎冰阻力有着不同程度的贡献,其中船艏受到的碎冰阻力占总碎冰阻力的主要部分,船艏气孔的通气量对于减阻率的影响更大。

关键词：极地破冰船气泡辅助系统碎冰阻力 CFD-DEM耦合船模试验

逆止式排水系统及其对渠道衬砌抗浮稳定性的影响研究

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逆止式排水系统及其对渠道衬砌抗浮稳定性的影响研究

作者：郭鹏杰长江科学院

学位级别：硕士

渠道是最常用的输水干线形式之一，当渠道穿过高地下水位地段时，刚性渠道衬砌层将可能因其底面水压力过大而产生浮动破坏。为保证渠道衬砌层的抗浮稳定性，需要采取一定的工程措施，设置逆止式排水系统是工程措施之一。逆止式排水系统... 详细信息

渠道是最常用的输水干线形式之一，当渠道穿过高地下水位地段时，刚性渠道衬砌层将可能因其底面水压力过大而产生浮动破坏。为保证渠道衬砌层的抗浮稳定性，需要采取一定的工程措施，设置逆止式排水系统是工程措施之一。逆止式排水系统的单向排水功能，可以让地下水流进渠道内从而释放压力，又能防止渠道内的水渗漏进入地下。逆止式排水系统在南水北调中线高地下水位渠段得到了广泛的应用。鉴于南水北调工程的重要性以及逆止式排水系统尚存不足，正在开展的国家十二五支撑课题“膨胀土（岩）渠道防渗排水技术”将“排水系统单向水流控制技术研发”列为主要研究内容之一。本人参与了该项研究工作，包括压差放大式逆止阀的研发工作，逆止阀性能指标及其测试方法以及逆止阀渗流控制效果与应用条件研究等。论文的主要内容如下。（1）分析了逆止阀产品和技术现状，阐述了逆止阀的运行和启闭机理，分析了存在的问题，指明了进一步研发和技术完善的方向。（2）针对逆止阀在南水北调中线工程中的应用，将逆止阀作为溢流型排水孔，研究了相应的数值模拟方法，为包括逆止阀的渠道渗流控制体系论证提供了手段。（3）采用数值模拟方法，通过大量数模计算，研究了逆止阀在不同条件下的渗控效果变化规律，以及逆止阀的适用条件和应用方案。研究了逆止阀的直径、盲沟填料的渗透性、盲沟的间距、地层的渗透性等对渠道衬砌层抗浮稳定性影响的敏感性。（4）参与研制了新型逆止阀（压差放大式），对中间产品做了大量性能测试试验，根据试验成果对逆止阀的结构和选材的合理性进行了分析，促进了逆止阀设计方案改进和完善，以及产品定型和批量生产。研究了逆止阀的排水量与其两侧水头差的变化规律，推导了流量公式。（5）根据南水北调中线工程对逆止阀的性能要求，研究提出了逆止阀的性能检测方法，并且应用于压差放大式逆止阀产品质量的检测。

关键词：渠道衬砌层抗浮稳定性敏感性分析逆止阀性能指标测试方法

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古典儒家正义论研究

古典儒家正义论研究

作者：郭鹏杰兰州大学

学位级别：硕士

“正义”一词由来已久,自从人类诞生以来,正义就一直伴随着人类文明前进的脚步。对于正义的追求始终是中西方思想家孜孜以求的夙愿。历经千年,中西方都形成了一套完善的正义理论,并将之潜移默化地转换为东西文明的核心价值而世代相传。... 详细信息

“正义”一词由来已久,自从人类诞生以来,正义就一直伴随着人类文明前进的脚步。对于正义的追求始终是中西方思想家孜孜以求的夙愿。历经千年,中西方都形成了一套完善的正义理论,并将之潜移默化地转换为东西文明的核心价值而世代相传。儒家思想作为古老东方文明的重要组成部分,在漫长历史长河中扮演着重要的角色。对于正义的追求,对未来理想社会的设计,也是儒家自产生以来就始终追求的理想。本文从古典儒家正义论入手,尽可能做到还原儒家思想真相。从古典儒家思想着手,一方面便于从根源发掘儒家思想的内容,另一方面也便于我们以变动的历史脉络来厘清在漫长历史演变过程中儒家思想的基本轮廓。儒家思想诞生于礼崩乐坏、诸侯混战的春秋末期,在目睹了民众在诸侯混战中的悲惨境地之后,孔子以“仁”为基本出发点和起源,创立了以仁爱为核心内容和基本特征的儒家正义论。“仁者爱人”,正是这种充满人性关怀和道德关照的“仁爱”的情怀,让儒家正义论自诞生之日起就受到下层民众乃至封建统治阶层的青睐。深入发掘古典儒家的正义思想,整理和明晰儒家正义论的产生的历史背景、核心内容,并站在时代高度给以客观的评价,对于我们进一步发掘传统文化精华,完善社会主义核心价值体系以及人类文明的进步都具有重要意义。

关键词：古典儒家正义论价值超越

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数码电子雷管在峨口铁矿爆破中的应用

爆破 2021年第4期38卷 129-132页

作者：郭鹏杰太原钢铁集团代县矿业有限公司忻州034207

以太钢代县矿业有限公司露天中深孔及巷道掘进爆破工程为例,露天中深孔爆破参数:孔径250 mm、孔网参数6 m×7 m、台阶高度12 m、孔深13.5 m;巷道掘进爆破参数:直眼掏槽方式,孔网参数:孔深3 m、掏槽眼孔距400 mm、周边眼孔距750 mm、底... 详细信息

以太钢代县矿业有限公司露天中深孔及巷道掘进爆破工程为例,露天中深孔爆破参数:孔径250 mm、孔网参数6 m×7 m、台阶高度12 m、孔深13.5 m;巷道掘进爆破参数:直眼掏槽方式,孔网参数:孔深3 m、掏槽眼孔距400 mm、周边眼孔距750 mm、底眼孔距700 mm、辅助眼孔距600~700 mm。在爆破参数、起爆方式、爆破网路连接不变的前提下,采用数码电子雷管进行爆破网路连接,通过对比数码电子雷管与非电塑料导爆管雷管在爆破工程中的实际应用效果,由于数码电子雷管微差时间的控制精度高,能够有效地控制爆破有害效应,露天中深孔爆破中,在降低大块率、减少侧翻后翻、降低爆破振动与降低炸药单耗等方面取得了显著效果;巷道掘进爆破中,在巷道成型、光面爆破效果等方面同样效果显著。为峨口铁矿露天、地下采矿生产提供了有力的技术支持。

关键词：数码电子雷管大块率炸药单耗爆破振动

太行革命根据地乡村土地交易研究——以山西契约为中心

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太行革命根据地乡村土地交易研究——以山西契约为中心

作者：郭鹏杰山西大学

学位级别：硕士

随着近代新史学的勃兴,以自下而上的视角研究历史的方法逐渐走向兴盛,各种来源于民间社会生活而形成的史料成为了研究历史的重要媒介,其中契约的作用可谓举足轻重。契约是研究历史尤其是研究历史时期民间社会生活的第一手史料,对于研究... 详细信息

随着近代新史学的勃兴,以自下而上的视角研究历史的方法逐渐走向兴盛,各种来源于民间社会生活而形成的史料成为了研究历史的重要媒介,其中契约的作用可谓举足轻重。契约是研究历史尤其是研究历史时期民间社会生活的第一手史料,对于研究有着重要的意义。傅衣凌以来,利用契约进行历史研究已经十分成熟,但对根据地内的契约研究运用尚有欠缺。随着近年来大批根据地契约的面世,利用根据地契约研究根据地开始活跃起来。全面抗战开始后,中共开始了建设根据地以进行抗日战争的历程。中共在根据地的活动对根据地社会产生了重要的影响,其中中共的土地及其相关政策对根据地的土地交易产生了重要的影响,如其减租减息政策、五四指示、中国土地法大纲、统累税等政策均对其根据地内部的土地产生了较大的影响。革命根据地是中共土地政策的重要“试验田”,对革命根据地时期的土地交易的具体情况进行研究是十分必要的。本文,以根据地土地买卖契约为核心史料,结合部分档案,梳理中共政策对根据地土地买卖的影响,具体分析根据地土地买卖的特点。同时,通过对比同时期契约的不同点,研究中共对根据地农村社会发展的巨大影响,比较与传统时期契约的不同,研究根据地农村社会与以往的变化与发展。全文共分为绪论、太行革命根据地的交易政策、太行革命根据地的土地交易的整体分析、异态下的根据地土地交易分析,其中,第二、第三及第四章是本文的重点。第一章,首先介绍了太行区的地理特征、经济状况以及太行区建立的历程。并对太行革命根据地的土地政策进行了介绍。太行区的地理环境十分适宜山地游击战的开展,有利于保存和发展抗日根据地。同时,太行区的经济环境也为中共的提供了活动的物质基础。在根据地的存续的过程中,中共先后发布了多项重大的土地政策,对根据地造成了极大的影响。第二章,比较了传统时期的土地契约与根据地时期的土地契约,二者比较可知,根据地时期的土地契约已经有了不同于传统时期契约的特点,如新的中人群体、契约中新语言的出现等,并对根据地时期的土地交易流程进行了简要介绍。第三章,通过土地交易数量、价格、频率、货币等方面,对根据地时期的土地交易进行了整体分析,得出根据地的土地买卖具有数额较小,买卖的对象以同村落及同一宗族的人为主,买卖频率则随着中共土地政策的开展而增加等特征。在货币上则改用根据地发行的冀钞,这标志这中共对根据地经济的有效管理。第四章,重点分析了抗日战争时期、解放战争时期和灾害破坏下的土地交易情况,本文研究认为根据地的土地政策及灾害的破坏是根据地土地交易的重要推手,其中中共的土地政策是最主要的推动力量。

关键词：太行区根据地契约土地交易

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基于地磁导航的智能小车研制

基于地磁导航的智能小车研制

作者：郭鹏杰东华大学

学位级别：硕士

导航技术一向是嵌入式系统的研究热点之一。特别是在20世纪末和21世纪初,伴随着通信、计算机、微电子等学科的高速发展,导航技术也变得越来越多样化和智能化。地磁导航是一种利用地磁场特征为参考的新兴导航定位技术,它在工业上的自动... 详细信息

导航技术一向是嵌入式系统的研究热点之一。特别是在20世纪末和21世纪初,伴随着通信、计算机、微电子等学科的高速发展,导航技术也变得越来越多样化和智能化。地磁导航是一种利用地磁场特征为参考的新兴导航定位技术,它在工业上的自动导引机器人、军事上的飞航导弹制导、或者科技中的未知地域探索等方面都有着良好的应用前景。本文通过查阅当代国内外大量有关地磁导航系统的文献与研究成果,分析并研究地磁导航技术的原理,而后考虑如何将这些理论研究付诸到实际应用中。本文以实现基于地磁导航的智能系统为研究目的,重点研究设计基于地磁导航的智能系统硬件平台,然后针对该硬件平台设计软件,并移植和优化导航控制和定位算法,完成系统上位机程序设计,最终完成基于地磁导航的智能小车系统的设计。本文主要研究工作如下:1.查阅国内外关于导航控制技术的大量文献,对比地磁导航技术与其他导航技术的优缺点,并深入研究分析地磁导航技术的原理。2.针对设计基于地磁导航的智能小车的研究目的,确定该系统的目的和功能需求,并将硬件平台划分为不同模块进行芯片选型、电路设计等研究,完成一个由以ARM内核的STM32F407微处理器、88W8686为无线传感器、LSM303DLHC为地磁传感器等模块组成的嵌入式系统,并设计完成该嵌入式系统的PCB布线和制版,最终完成基于地磁导航的智能小车硬件平台的搭建。3.研究和对比现有导航定位算法,并将其优化后移植到硬件平台上,验证优化后算法的实际可行性,完成智能地磁导航小车的基本设计。4.针对完成的智能地磁导航小车系统,研究并设计上位机程序,完成智能地磁导航小车的实时监测、控制功能和路径规划功能的设计,使得智能地磁导航小车系统实现良好的交互性能。基于以上研究成果,将基于地磁的导航定位技术应用到自主研发的智能小车中,完成智能小车系统的整体设计。研究成果表明,基于地磁导航原理的导航定位技术可以应用到工业背景下的自动导引机器人中,本文设计方案具有可行性。

关键词：地磁导航定位技术 ARM 嵌入式系统上位机

AZ80镁合金晶粒尺寸和第二相体积分数与力学性能的关系

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AZ80镁合金晶粒尺寸和第二相体积分数与力学性能的关系

作者：郭鹏杰中北大学

学位级别：硕士

镁合金作为最轻的金属结构材料,在国防军工、航天航空以及电子通讯等工业领域有着举足轻重的作用。AZ镁合金是各种商品镁合金中最早使用、最广泛的镁合金,但是镁合金中晶界处的β相直接破坏了金属的连续性,在后续塑性成形过程中容易形... 详细信息

镁合金作为最轻的金属结构材料,在国防军工、航天航空以及电子通讯等工业领域有着举足轻重的作用。AZ镁合金是各种商品镁合金中最早使用、最广泛的镁合金,但是镁合金中晶界处的β相直接破坏了金属的连续性,在后续塑性成形过程中容易形成应力集中或裂纹损伤,进而使镁合金产品的疲劳寿命缩短、力学性能下降。理论上固溶热处理和第二相析出强化可以大幅度提高镁合金的性能。本文进行了固溶处理、时效处理等热处理实验。并通过金相显微镜观察、晶粒尺寸及第二相体积分数计算、XRD衍射分析、拉伸试验以及布氏硬度测定,得出以下结论:(1)AZ80镁合金的抗拉强度随着晶粒尺寸的减小而增大,断后伸长率随着晶粒尺寸的增大而增大,硬度随着晶粒尺寸的减小而增大。经过Origin软件数学拟合计算,拟合后的数学方程为Rm=-0.7817×d+342.4;A=0.1754×d+14.45;HB=-0.6043 ×d+85.42。(2)AZ80镁合金的抗拉强度随着第二相体积分数的增加呈现上升趋势,而后逐渐趋于稳定;断后伸长率随着第二相体积分数的增大而呈现下降趋势,而后趋于稳定;硬度随着第二相体积分数的增加而增大;经过Origin软件数学拟合计算,拟合后的数学关为系Rm=(336.1 ×φ+1315)/(φ+4.418);A=0.004×φ-0.39 × φ+20.39;HB=0.3589×φ+72.46。(3)AZ80镁合金的抗拉强度随着晶粒尺寸的减小以及第二相体积分数的增加而增大;断后伸长率随着晶粒尺寸的增大以及第二相体积分数的减小而增加,硬度随着晶粒尺寸的减小以及第二相体积分数的增加呈现周期性变化,经过Origin软件数学拟合计算,拟合后的数学关系为:Rm=( Z+A×φ+B×d+B× d+B ×d)/(1+A×φ+A×φ +A ×φ +B× d+B × d),其中 Z=30 23,A=3.34,B=51.07,B=-2.24,B=0.021,A=0.006,A=0.0002,A=-0.000002,B=0.042,B=-0.002;A=Z+a× φ+b×d+c×d+d× φ,其中 Z=22.54,a=-0.4,b=-0.07,c=0.003,d=0.00 1;HB=Z+acos(φ/w1)+bsin(φ/w1)+c cos(d/w2)+d sin(d/w2),其中Z=13 2.7,a=-5.36,b=4.54,c=-43.6,do=-30.8,w1=7.8,w2=27.8。(4)时效温度低于140℃时,第二相主要从晶界附近处以非连续析出方式析出,低于160℃时,第二相发生晶内的连续析出和晶界处的非连续析出,高于180℃时,晶界处的第二相迅速集聚长大,并向晶内延伸。(5)固溶温度为430℃,固溶时间为5h时,固溶效果最好,抗拉强度为323.21MPa,硬度值为68.76HB,断后伸长率为20.08%;时效处理,经过第二相强化,抗拉强度达到344.4MPa,硬度达到86.63HB,断后伸长率缩小至10.3%。

关键词： AZ80镁合金固溶处理时效处理晶粒尺寸第二相体积分数