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船用低速机烟气余热回收SCRBC参数多算法优化

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内燃机学报 2024年第3期42卷 253-260页

作者：谢良涛杨建国杨欣孙思聪胡闹范玉武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 船舶动力工程技术交通行业重点实验室湖北武汉430063 中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海200090

针对船用低速机烟气余热回收(WHR)的超临界二氧化碳(S-CO_(2))再压缩布雷顿循环(SCRBC)参数优化,利用低速机台架的试验数据,建立了再压缩布雷顿循环一维仿真模型,基于神经网络模型拟合得到循环参数增压比、分流比与循环效率和净回收功... 详细信息

针对船用低速机烟气余热回收(WHR)的超临界二氧化碳(S-CO_(2))再压缩布雷顿循环(SCRBC)参数优化,利用低速机台架的试验数据,建立了再压缩布雷顿循环一维仿真模型,基于神经网络模型拟合得到循环参数增压比、分流比与循环效率和净回收功的关系,通过多目标遗传算法优化(MOGA)和多准则决策方法(TOPSIS)确定低速机不同负荷下的最佳循环参数组合,提高了循环效率和净回收功.结果表明:在低速机100%负荷、分流比为0.117及增压比为1.804时,净回收功达到178.14 kW,布雷顿循环效率达到19.22%,此时,系统总效率提升了1.68%,燃油消耗率降低了6.43 g/(kW·h).通过对系统进行火用分析,冷却器火用损失最大为85 kW,火用损失效率为11.44%;换热器的火用损失为32 kW,火用损失效率为3.44%.完成了船舶低速机烟气余热S-CO_(2)再压缩布雷顿循环性能优化方法的研究,并可推广到其他低速机.

关键词：船用低速机再压缩布雷顿循环循环参数神经网络模型

高速S-CO_(2)向心透平几何参数优化及变工况特性分析

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2319-2329,I0020页

作者：孙玉伟陈晨秦天阳袁成清赵庆武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北省武汉市430063 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北省武汉市430063 中国东方电气集团有限公司中央研究院四川省成都市611731

透平是热力循环中实现热功转换的核心设备,优化透平几何参数以改善气动性能,是提升系统热效率的关键。该文以面向某船舶主机烟气余热利用的超临界二氧化碳布雷顿循环透平设计参数为基础,给出向心透平主要几何参数,采用耦合CO_(2)真实物... 详细信息

透平是热力循环中实现热功转换的核心设备,优化透平几何参数以改善气动性能,是提升系统热效率的关键。该文以面向某船舶主机烟气余热利用的超临界二氧化碳布雷顿循环透平设计参数为基础,给出向心透平主要几何参数,采用耦合CO_(2)真实物性参数的CFX仿真方法,分析几何参数动、静叶包角以及叶轮出口几何角对透平性能的影响规律并进行参数优化,进一步研究非设计工况下的透平运行特性。结果表明:增大静叶包角会使动叶前缘出现扰动涡流并减少余速损失,增大叶轮出口几何角,动叶包角对透平效率的影响规律不变,但效率峰值点会沿动叶包角减小的方向移动;动、静叶包角和叶轮出口几何角分别为49°、21.5°、25°时透平设计点总-静等熵效率高达87.99%,相比优化前,提高0.54个百分点;透平偏离设计点±20%工况下等熵效率大于80%。结果可为超临界二氧化碳高速向心透平设计提供一定参考。

关键词： S-CO_(2)向心透平 CFX仿真气动性能几何参数优化变工况

基于GUM法的螺旋桨桨帽鳍试验不确定度分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 106-112页

作者：孙硕伍锐刘恒陈伟奇上海船舶运输科学研究所有限公司航运技术与安全国家重点实验室上海200135 上海船舶运输科学研究所有限公司航运技术交通行业重点实验室上海200135 浙江大学能源工程学院化工机械研究所浙江杭州310027

基于国际标准并参照国家计量规范,对螺旋桨桨帽鳍试验节能效果的影响因素进行详细分析,进而对其进行不确定度计算.首先,通过GUM(测量不确定度表示指南)方法对螺旋桨安装桨帽鳍前后水动力性能试验各环节不确定度分量进行梳理,根据不确定... 详细信息

基于国际标准并参照国家计量规范,对螺旋桨桨帽鳍试验节能效果的影响因素进行详细分析,进而对其进行不确定度计算.首先,通过GUM(测量不确定度表示指南)方法对螺旋桨安装桨帽鳍前后水动力性能试验各环节不确定度分量进行梳理,根据不确定度测量方程,确定了A类及B类不确定度对试验结果的影响;然后,对某油轮螺旋桨安装桨帽鳍前后的水动力性能进行30次重复性测试.结果表明:在95%包含概率下,推力的扩展不确定度不高于0.25%,扭矩的扩展不确定度不高于0.5%,螺旋桨效率的扩展不确定度不高于0.45%,本次试验不确定度能满足螺旋桨桨帽鳍试验的较高要求,并用蒙特卡罗法与GUM法计算结果进行了对比,两者较为符合,验证了GUM方法的适用性.

关键词：桨帽鳍 GUM法不确定度蒙特卡罗法水动力性能

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基于电极模态切换的半球谐振陀螺自校准方法

中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 58-63,70页

作者：赵小明王长元陈刚杨松普贾晨凯唐明浩天津航海仪器研究所天津300131 中国船舶航海保障技术实验室天津300131

针对因受加工技术、加工条件以及外部环境因素等影响,半球谐振陀螺在力平衡模式下输出零偏稳定性及重复性变化较大的问题,提出一种基于模态切换的陀螺自校准方法。基于半球谐振陀螺二阶振动模态机理,建立理想状态下谐振子运动方程,并分... 详细信息

针对因受加工技术、加工条件以及外部环境因素等影响,半球谐振陀螺在力平衡模式下输出零偏稳定性及重复性变化较大的问题,提出一种基于模态切换的陀螺自校准方法。基于半球谐振陀螺二阶振动模态机理,建立理想状态下谐振子运动方程,并分析推导了谐振子在阻尼不均和频率裂解等非理想因素影响下的运动模型和参数控制方程。根据谐振陀螺输出漂移特性,提出了一种基于电极功能切换的半球谐振陀螺自校准方法。通过相关实验,分析比较了电极模态切换前后陀螺输出稳定性及重复性,实验结果表明,陀螺零偏稳定性提升1.8倍以上,陀螺零偏重复性提升90.5%,所提方法能有效估计及补偿陀螺漂移,提高半球谐振陀螺输出的稳定性和重复性。

关键词：半球谐振陀螺力平衡模式自校准模态切换

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重型破冰船规范研究

中国造船 2024年第4期65卷 24-40页

作者：曹晶王刚吴刚王峥嵘中国船级社上海规范研究所上海200135 中国船级社船舶与海上设施结构安全实验室上海200135 上海交通大学上海200030 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

针对我国重型破冰船设计建造缺少自主专用规范的问题,采用目标型规范方法制定重型破冰船规范。分析极地环境风险及破冰船特点,总结破冰船目标及功能要求。制定符合破冰船特点的极限状态并以此建立结构强度要求,分析规范冰载荷并采用离... 详细信息

针对我国重型破冰船设计建造缺少自主专用规范的问题,采用目标型规范方法制定重型破冰船规范。分析极地环境风险及破冰船特点,总结破冰船目标及功能要求。制定符合破冰船特点的极限状态并以此建立结构强度要求,分析规范冰载荷并采用离散元方法建立破冰船操作场景的冰载荷直接计算,研究破冰船冰阻力并制定主机功率简化计算公式,建立吊舱冰载荷及强度要求。通过规范及相关技术的研究可满足破冰船新颖化、重型化发展需求。

关键词：目标型规范重型破冰船极限状态冰载荷主机功率吊舱强度

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基于功率诊断的微波辅助点火能量沉积研究

内燃机学报 2024年第3期42卷 279-287页

作者：王兆文许景星吴慧珉刘超辉成晓北华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

基于功率诊断方法,研究了不同微波参数(脉冲波形和馈入延迟时间)下对微波辅助点火的增强效果,精确测量了点火过程中与火核耦合的微波能量,并分析了能量耦合的内在机制.结果表明:入射的部分微波能量以产生等离子体的形式耦合到点火火核中... 详细信息

基于功率诊断方法,研究了不同微波参数(脉冲波形和馈入延迟时间)下对微波辅助点火的增强效果,精确测量了点火过程中与火核耦合的微波能量,并分析了能量耦合的内在机制.结果表明:入射的部分微波能量以产生等离子体的形式耦合到点火火核中,耦合能量随微波脉冲功率的增大而提高,随延迟时间的增大而减小,最高耦合能量达到6.16 mJ;火核的增强效果与耦合能量的变化趋势一致,表明耦合的微波能量是点火增强的内在原因;能量耦合效率(耦合能量/入射能量)一般随脉宽和延迟时间增大而减小,最高耦合效率达到7.23%;并发现了微波能量耦合过程中存在从较低的效率转变到较高的稳定耦合效率的现象,将后者定义为饱和耦合模式;脉冲持续时间内到达饱和耦合模式的转变过程越短,能量耦合效率越高;饱和耦合模式下的能量耦合效率不受微波参数的影响,但高功率短脉宽的脉冲波形和低延迟时间能够更快达到饱和耦合模式,明显提高点火增强效果.

关键词：微波辅助点火功率诊断增强指数能量沉积耦合模式转换

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基于空程和方向的船体装配线划线路径优化

计算机集成制造系统 2024年第7期30卷 2406-2418页

作者：申燚戴现令袁明新李解蒋为钰江苏科技大学机械工程学院江苏镇江212100

为解决复杂船体装配线划线路径优化时精度低和收敛速度慢的问题,进而提高数控划线枪的作业效率,提出了基于空程和方向的船体装配线划线路径的调参免疫优化。首先以装配线的划线顺序和划线方向建立目标函数;然后借鉴凸透镜虚实成像原理... 详细信息

为解决复杂船体装配线划线路径优化时精度低和收敛速度慢的问题,进而提高数控划线枪的作业效率,提出了基于空程和方向的船体装配线划线路径的调参免疫优化。首先以装配线的划线顺序和划线方向建立目标函数;然后借鉴凸透镜虚实成像原理设计了新免疫优化算法,基于进化代数和种群浓度自适应调节交叉和变异概率,并引入疫苗操作实现了船体装配线划线路径求解;最后基于马尔科夫链理论证明了免疫优化算法的收敛性。六组高维函数测试结果表明,与遗传算法、免疫遗传算法和自适应改进遗传算法相比,所提算法实现了100%寻优,且最小收敛代数、平均收敛代数、迭代代数标准差分别平均减少了29.63%、28.96%和18.33%。四种船体结构的装配线划线路径优化测试结果表明,相比起其他三种算法,所提算法的路径规划性能最佳,其最小值和平均值分别平均减少了1.38%和2.39%,平均收敛代数和迭代代数标准差分别平均减少了17.19%和13.08%,从而进一步验证了船体装配线划线路径调参免疫优化的有效性和优越性。

关键词：船体装配线划线路径空走行程虚实成像免疫优化

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基于阻力和自航数值模拟的内河邮轮线型优化

中国舰船研究 2024年第3期19卷 217-223页

作者：程保国郝金凤强兆新张成舜中船船舶设计研究中心有限公司北京100081

[目的]基于阻力和自航数值模拟,以阻力和收到功率为优化目标,对一艘内河邮轮开展线型优化。[方法]首先进行船体艏部线型优化,以阻力为优化目标,基于艏部线型参数化变换和阻力CFD计算,得到优化船型1;然后开展船体艉部线型优化,以收到功... 详细信息

[目的]基于阻力和自航数值模拟,以阻力和收到功率为优化目标,对一艘内河邮轮开展线型优化。[方法]首先进行船体艏部线型优化,以阻力为优化目标,基于艏部线型参数化变换和阻力CFD计算,得到优化船型1;然后开展船体艉部线型优化,以收到功率为优化目标,通过艉部线型参数化变换、阻力和自航CFD计算,得到最终优化船型。[结果]CFD计算结果表明,相较于初始船型,最终优化船型的有效功率降低了5.17%,收到功率降低了7.11%。[结论]研究显示,所采用的优化方法能够有效改善船舶阻力和推进性能,可以推广应用到其他船型的线型优化。

关键词：阻力自航数值模拟内河邮轮线型优化参数化变换

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高强钢薄板切割变形的机理研究及预控分析

中国舰船研究 2024年

作者：王江超杜仕忠陈相飞牛业兴杨洋赵宏权吴磊华中科技大学机械科学与工程学院华中科技大学船舶与海洋工程学院上海振华重工启东海洋工程股份有限公司江苏海事职业技术学院船舶与海洋工程学院高新船舶与深海开发装备协同创新中心

【目的】为了有效地控制高强钢薄板的火焰切割精度，研究了切割面外失稳变形及面内弯曲变形的产生机理，提出了动态辅助加热减小火焰切割变形的工艺方法。【方法】以3 mm厚的Q550板材为研究对象，通过火焰切割试验和三坐标测量等方法，... 详细信息

【目的】为了有效地控制高强钢薄板的火焰切割精度，研究了切割面外失稳变形及面内弯曲变形的产生机理，提出了动态辅助加热减小火焰切割变形的工艺方法。【方法】以3 mm厚的Q550板材为研究对象，通过火焰切割试验和三坐标测量等方法，观测到高强钢薄板切割件的面外失稳变形和面内弯曲变形；应用大变形理论的热-弹-塑性有限元计算，分析了高强钢薄板切割的热力学响应，以及辅助加热对高强钢薄板切割变形的影响。【结果】预测的切割变形趋势和数值，都与实际测量结果高度吻合；在远离割缝区域辅助加热，切割面外失稳变形可降低90%，且面内弯曲变形降低40%以上。【结论】基于切割变形产生的力学机理，可采用不同的辅助加热工艺，提高薄板火焰切割的精度；同时，应用高通量的热-弹-塑性有限元计算，可以得到减小火焰切割变形的优化工艺，指导高强钢薄板的精度建造。

关键词：薄板切割变形热-弹-塑性有限元计算辅助加热工艺反向弯曲力矩纵向收缩力