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多级可分离式AUV系统设计与仿真分析

海洋工程 2019年第5期37卷 107-117页

作者：宋金梁申洪彬刘继鑫姚莉严天宏何波中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018 中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100

多级可分离式自主水下航行器(MS-AUV)可搭载多种不同功能的载荷舱,并在目标海域完成载荷舱布放。其在海洋探测,海防等领域具有较高的应用价值。对MS-AUV进行了主体结构和分离机构的设计和研究,其中功能载荷舱与航行器本体采用真空连接方... 详细信息

多级可分离式自主水下航行器(MS-AUV)可搭载多种不同功能的载荷舱,并在目标海域完成载荷舱布放。其在海洋探测,海防等领域具有较高的应用价值。对MS-AUV进行了主体结构和分离机构的设计和研究,其中功能载荷舱与航行器本体采用真空连接方式,实现多级连接,降低了机构的复杂性,提高了载荷舱分离运动的稳定性和安全性。为了研究载荷舱与航行器分离的安全性,采用CFD和六自由度(6-DOF)刚体运动学的耦合方法来模拟其在水下的分离运动。在仿真过程中,采用弹簧光顺和局部重构混合网格生成方法的非结构化动态网格可以很好地适应大距离多体分离运动。仿真结果表明,在一定工况条件下,提高MS-AUV初始航行速度V0和分离机构弹簧刚度K有利于载荷与航行器本体分离。通过上述研究工作,验证了载荷分离方法的可行性,缩短研制周期,降低设计成本,对多级可分离式AUV样机的设计制造具有重要的参考价值。

关键词：多级分离 AUV 结构设计计算流体动力学(CFD) 分离运动

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多级分离式重力热管设计

科技资讯 2017年第19期15卷 51-52,54页

作者：王晓东周大可刘洪辰刘燕妮沈允中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

重力热管具有传热效率高、成本低廉、结构简单等突出优点,近年来在各领域的应用越来越广泛。常规的重力热管在浅层地热开发中已有先例,但是对于中深层地热资源的开发,传统的重力热管由于自身结构的制约,在底部液池的充液量、长细比、真... 详细信息

重力热管具有传热效率高、成本低廉、结构简单等突出优点,近年来在各领域的应用越来越广泛。常规的重力热管在浅层地热开发中已有先例,但是对于中深层地热资源的开发,传统的重力热管由于自身结构的制约,在底部液池的充液量、长细比、真空保温、气液对流阻力等方面存在一系列的问题;该文针对上述问题,结合国内外中深层地热资源开发的情况,设计了一款新型多级分离式重力热管结构。基于重力热管传热的基本原理,将管长1 000 m以上的超长重力热管分为多级循环系统,每级循环系统既各自独立又互为整体,在循环交界位置设计热池结构,减少传热过程中的热量损失,提高传热效率,有效地提升了地热的传递距离。

关键词：多级分离重力热管热循环热池结构

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多级可分离式AUV结构设计与水动力学分析

多级可分离式AUV结构设计与水动力学分析

作者：宋金梁中国计量大学

学位级别：硕士

自主水下航行器（AUV）是探索海洋的重要装备,其广泛应用在海洋科学研究、资源调查、情报监测、军事支援等领域。AUV执行任务主要依靠搭载相应功能的载荷,然而传统形式的AUV载荷搭载能力有限,且无法完成载荷布放。因此,本文旨在研究设... 详细信息

自主水下航行器（AUV）是探索海洋的重要装备,其广泛应用在海洋科学研究、资源调查、情报监测、军事支援等领域。AUV执行任务主要依靠搭载相应功能的载荷,然而传统形式的AUV载荷搭载能力有限,且无法完成载荷布放。因此,本文旨在研究设计一款多级可分离式自主水下航行器（MS-AUV）,其形式为在航行器本体艏部通过分离机构串接多个功能载荷舱,实现多级载荷搭载。MS-AUV可根据执行任务类型搭载相应功能的载荷,并在航行至目标海域时进行布放,其在海洋探测,海防等领域,具有较高的应用价值。本文所做的主要研究工作为如下几个方面:（1）根据MS-AUV的功能与指标要求,对其进行总体方案设计,总体方案包括MS-AUV的工作原理、总体结构布局、各系统模块功能等,为MS-AUV系统结构设计与关键技术研究提供整体思路。（2）首先建立了采用计算流体力学（CFD）方法对MS-AUV进行水动力分析的理论基础。然后,基于CFD方法对MS-AUV的主体外形进行设计,选取综合性能最优的主体外形,同时对附体尾舵进行了参数化设计与分析。最终确定了MS-AUV的整体外形,并对其在不同航行攻角与速度条件下进行了水动力分析。（3）对MS-AUV的分离系统进行结构设计,包括功能载荷舱和分离机构。功能载荷舱与航行器本体采用真空连接方式,实现多级连接,降低了分离机构的复杂性,提高了载荷舱分离运动的稳定性和安全性。为了研究功能载荷舱与航行器本体分离的安全性,采用适应大距离多体运动的动态混合非结构网格技术和CFD-6DOF数值计算方法研究功能载荷舱在水下不同工况条件下分离运动的过程。通过仿真计算,获得了载荷舱的运动轨迹与姿态参数,进而验证了功能载荷舱分离方法的可行性。（4）在对MS-AUV整机外形设计的基础上,对其系统结构进行设计。首先对MS-AUV的耐压壳体及连接密封结构进行设计,并采用有限元分析方法与打压实验,验证结构的抗压与水密性能。然后对重心调节机构和尾舵转向机构进行设计与分析。最后对MS-AUV的推进系统结构进行设计,采用OpenProp软件对推进器的螺旋桨进行参数化设计,并利用基于MRF模型的CFD仿真方法与水池推力实验测试螺旋桨推力性能,验证其可以满足MS-AUV的推力需求。（5）开展MS-AUV本体样机海试实验。首先进行了MS-AUV近海海面航行跟踪性能测试,验证了MS-AUV本体样机具有较好的路径跟踪性能、姿态保持能力、航向保持能力、动力推进能力和定速航行能力等。然后进行了航行指标性能的测试,所测实验结果均达到了主要设计指标,为航行器后续搭载与布放多级功能载荷舱并进一步完成深海自主化航行测试奠定了基础。

关键词：多级分离 AUV CFD 分离运动系统结构设计

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多级分离式重力热管试验研究

科技资讯 2017年第20期15卷 48-49页

作者：王晓东安永生周大可刘洪辰中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

该文在多级分离式重力热管设计的基础上,开展试验研究。通过建立多级分离式重力热管试验模型,对一次循环和多级循环的热管结构传热效率进行模拟对比,试验数据显示多级循环热管结构存在必要的启动时间,但最终传热稳定后的温度却无较大差... 详细信息

该文在多级分离式重力热管设计的基础上,开展试验研究。通过建立多级分离式重力热管试验模型,对一次循环和多级循环的热管结构传热效率进行模拟对比,试验数据显示多级循环热管结构存在必要的启动时间,但最终传热稳定后的温度却无较大差别,得出新型结构可以在保证传热效果的基础上,有效提升重力热管的热量传输距离的结论。

关键词：多级分离重力热管热循环热池结构试验研究

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浅析多级分离对火箭加速的影响

高中数理化 2019年第12期 33-34页

作者：景雅忻亭君王子曦北京市建华实验学校

运动学是高中物理的经典基础理论,火箭飞向太空的过程涉及许多基础物理原理,其中最重要的就是运动学.本文以"长征"七号为例,分析火箭升空中的能量转化、升空涉及的力,基于经典理论推导近似火箭速度表达式,计算验证多级分离对火箭加速的... 详细信息

运动学是高中物理的经典基础理论,火箭飞向太空的过程涉及许多基础物理原理,其中最重要的就是运动学.本文以"长征"七号为例,分析火箭升空中的能量转化、升空涉及的力,基于经典理论推导近似火箭速度表达式,计算验证多级分离对火箭加速的正向作用,感受运动学对我们生活的影响.1 火箭升空中的力学现象火箭垂直发射,飞向太空,从静止到开始运动,力是核心因素.

关键词：高中物理力学现象物理原理运动学能量转化正向作用向太空多级分离

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组合式气液分离器的结构研究

现代化工 2013年第12期33卷 88-91页

作者：王瑞褚雅志王领刘燕马晓迅西北大学化工学院陕西西安710069 西安思瑞迪精馏工程有限公司陕西西安710077

介绍了重力沉降式、碰撞式、过滤式和旋流式4种气液分离器,并分别对其分离过程及机理进行了简单描述。开发了组合式多级分离器,并对其结构进行了研究,分析了各分离元件。该组合式多级分离器可在气液分离器内实现交互式多级分离,以提高... 详细信息

介绍了重力沉降式、碰撞式、过滤式和旋流式4种气液分离器,并分别对其分离过程及机理进行了简单描述。开发了组合式多级分离器,并对其结构进行了研究,分析了各分离元件。该组合式多级分离器可在气液分离器内实现交互式多级分离,以提高气液分离器效率。

关键词：气液分离器组合式多级分离结构

水合物法分离CO_2+N_2混合气实验与模拟计算

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化工进展 2010年第S2期29卷 66-73页

作者：陈玉亮李玉星唐建峰王武昌朱超中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266555

为了探究水合物法分离混合气的分离效果,以CO2+N2混合气作为原料气进行了分离实验与模拟计算。基于Chen-Guo水合物相平衡理论建立了分离预测模型,并通过实验验证了模型的可靠性;通过实验与模拟计算分析了温度、初始压力、初始组成对分... 详细信息

为了探究水合物法分离混合气的分离效果,以CO2+N2混合气作为原料气进行了分离实验与模拟计算。基于Chen-Guo水合物相平衡理论建立了分离预测模型,并通过实验验证了模型的可靠性;通过实验与模拟计算分析了温度、初始压力、初始组成对分离效果的影响,结果表明:59%CO2+41%N2混合气(摩尔分数)的较佳分离温度为1.0～4.0℃,压力为4.5～6.0 MPa;分离温压一定时,CO2的回收率随原料气中CO2浓度的升高而升高,分离因子变化不明显。另外,进行了多级分离模拟,结果显示原料气中CO2的摩尔分数为0.3～0.85时宜采用水合物法分离,经过2～3级分离可达到较好的分离效果。

关键词：水合物混合气回收率分离因子多级分离

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山地自走式马铃薯联合收获机设计与试验

山地自走式马铃薯联合收获机设计与试验

作者：王海翼昆明理工大学

学位级别：硕士

马铃薯是全球第四大商品粮作物,我国马铃薯种植面积和产量长期以来都稳居世界首位。云、贵、川、渝西南四省市马铃薯种植面积和鲜薯产量均约占全国总量的一半。但西南地区马铃薯机械化程度远落后于全国平均水平,其中总机收率仅为1.84%,... 详细信息

马铃薯是全球第四大商品粮作物,我国马铃薯种植面积和产量长期以来都稳居世界首位。云、贵、川、渝西南四省市马铃薯种植面积和鲜薯产量均约占全国总量的一半。但西南地区马铃薯机械化程度远落后于全国平均水平,其中总机收率仅为1.84%,与全国平均水平29.77%相差巨大,西南地区综合机械化率约为20.92%,仅为全国平均水平的一半。西南马铃薯种植区多分布于干旱少雨、土质黏重板结的丘陵和山地,是天然的马铃薯优势种植区,但目前平原地区广泛使用的中小型收获机械难以适应丘陵地形和黏重土壤差异下特殊的种植农艺,致使收获时分离效果差、伤薯率高、漏挖埋薯多、输送分离时机械损伤严重等问题明显。本论文依托云南省重大科技专项计划:“山地马铃薯全程机械化关键技术与装备研究开发”课题,具体研究内容如下:（1）资源统计。实地调研云南省内具有代表性的马铃薯产区种植农艺,测定土壤相关物理参数。测定马铃薯块茎基本物理参数和基本力学特性,为后续设计提供理论依据。（2）提出整机设计方案。根据云南省马铃薯主产区种植农艺确定整机为单垄600mm联合收获,并计算确定整机和各关键部件功耗,计算得出牵引功率为43.21k W。（3）完成仿形垄上压力调整装置和偏心微振动碎土装置的设计。对二者进行功能分析,并确定相关技术参数。（4）完成挖掘装置的设计。基于仿生学原理设计了多功能曲面铲,并对曲面铲进行工作状态和工作机理分析,根据分析结果确定试验方案并完成数值模拟和土槽试验,数值模拟试验表明当机具作业速度为1.2 m/s、挖掘入土深度为200 mm、入土角为15°时,仿生曲面铲受到的阻力最小,阻力值为398N;实际土槽试验结果表明:当机具作业速度为0.8 m/s、挖掘入土深度为150 mm、仿生曲面铲入土角为15°时仿生曲面铲受到的阻力最小,为326N。（5）完成薯杂分离装置的设计。针对西南丘陵土壤黏重板结的问题,基于辅助拨离、多级分离抛撒破碎的多重分离机制设计多级薯杂分离装置。建立抛送分离阶段薯杂运动模型和动力学模型,剖析薯杂混合物与筛面的碰撞特性,确定相关结构参数和分离筛工作参数。（6）完成薯秧分离装置、立式环形分离装置和清选除杂装置的设计。对薯秧分离装置进行功能设计和工作原理分析阐述;确定立式环形分离装置主体结构为一个带有多个提升仓的鼠笼式环形旋转盘,并通过草纹除杂筛将剩余的残茬、秧蔓和碎土清理到田间,确定立式环形分离装置经锥齿轮换向后由齿轮齿条驱动,根据力学和运动学特性确定相关结构参数;结合立式环形分离装置的结构特性完成清选除杂装置的设计和功能分析。（7）试制样机,并完成联合收获机分离筛工作参数确定试验及整机田间试验。分离筛工作参数确定试验以各级分离筛线速度为试验因素,以含杂率和土壤覆盖度为试验指标进行二次旋转正交组合试验,借助高速摄像、补光系统和三轴姿态传感器,实时采集运动过程中分离筛面上土块的分布姿态和抛散规律。结果表明当斜扒拨指式辅助筛线速度为1.85m/s、一级分离筛线速度为1.42m/s、二级分离筛线速度为2.20m/s时,相应的含杂率和土壤覆盖度分别为1.81%、77.92%。田间试验为4因素5水平正交试验,试验结果表明当前进速度为5km/h、挖掘入土深度为160mm、浮动除秧档位为Ⅰ档、立式环形分离装置转速为40r/min时,明薯率为96.68%、破皮率为2.83%、伤薯率为1.91%,测定各项性能指标参数均满足国家行业标准要求。

关键词：丘陵山区马铃薯联合收获机多级分离数值模拟

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地图着色问题的粘贴DNA算法

广西师范大学学报（自然科学版） 2007年第4期25卷 96-99页

作者：杨玉星马季兰太原理工大学计算机与软件学院

提出多级分离的概念,给出一个多级分离装置的模型,并介绍粘贴模型中的多级分离操作、将地图着色问题转化为可满足性问题、基于粘贴模型的巨大并行性及多级分离的优势,提出解决该问题的粘贴DNA算法。通过一个实例给出实验操作步骤,并对... 详细信息

提出多级分离的概念,给出一个多级分离装置的模型,并介绍粘贴模型中的多级分离操作、将地图着色问题转化为可满足性问题、基于粘贴模型的巨大并行性及多级分离的优势,提出解决该问题的粘贴DNA算法。通过一个实例给出实验操作步骤,并对生化反应过程进行模拟,得出具体的着色方案,从而证明了该多级分离装置的有效性以及该算法的可行性。

关键词： DNA计算多级分离粘贴模型地图着色