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自适应双稳态浮子式波浪能发电装置在不规则波中的能量捕获性能研究

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船舶力学 2024年第5期28卷 689-696页

作者：李扬张显涛肖龙飞上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学重庆研究院重庆401135

传统双稳态波能装置已被证实在规则波中可以通过添加“自适应”特性,来解决由阱内振荡引起的低能量吸收问题。本文以自适应双稳态浮子式波浪能发电装置为研究对象,探讨装置在不规则波中的能量捕获性能情况。通过四阶龙格库塔法数值求解... 详细信息

传统双稳态波能装置已被证实在规则波中可以通过添加“自适应”特性,来解决由阱内振荡引起的低能量吸收问题。本文以自适应双稳态浮子式波浪能发电装置为研究对象,探讨装置在不规则波中的能量捕获性能情况。通过四阶龙格库塔法数值求解装置的运动控制方程,探究在不同装置参数下,自适应双稳态浮子式波浪能发电装置和传统双稳态浮子式波浪能发电装置以及线性浮子式波浪能发电装置的能量捕获性能表现。结果表明,选取适当的装置参数可以使自适应双稳态浮子式波浪能发电装置显著提升能量捕获性能,而且与线性和常规双稳装置相比,更适应于实际海况中波浪能量捕获。

关键词：波浪能自适应双稳态能量捕获性能

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舱段主动隔振系统作动器配置优化

振动与冲击 2024年第1期43卷 91-98页

作者：巫頔谢溪凌张志谊上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240

针对舱段主动隔振系统中作动器配置优化问题,给出一种优化模型和方法,通过数值计算进行方法验证。首先建立了多通道舱段主动隔振系统的动力学模型,然后将作动器配置优化转换为约束0-1非线性规划问题,以系统监测点响应为优化目标函数,作... 详细信息

针对舱段主动隔振系统中作动器配置优化问题,给出一种优化模型和方法,通过数值计算进行方法验证。首先建立了多通道舱段主动隔振系统的动力学模型,然后将作动器配置优化转换为约束0-1非线性规划问题,以系统监测点响应为优化目标函数,作动器启用状态为自变量,最后采用教与学优化(teaching and learning-based optimization,TLBO)算法寻找最优配置。仿真计算结果表明,对于不同的激励,多通道主动隔振系统的最优配置不同,即存在对应给定激励下抑制壳体振动与声辐射的最优配置。

关键词：主动振动控制教与学算法(TLBO) 配置优化

等离子电弧双丝增材制造Ti-48Al合金组织特征

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焊接学报 2024年第2期45卷 1-6,I0003页

作者：王林华学明沈忱张跃龙李芳周雯露丁煜瀚上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室上海200240

采用等离子电弧双丝增材制造技术成功制备了Ti-48Al合金(at.%),并对其沉积态和热处理后的组织特征进行了系统地研究.结果表明,沉积态Ti-48Al合金主要由α2相和γ相组成,沿着沉积方向,沉积态组织呈现由树枝晶区和片层晶团区交替分布的不... 详细信息

采用等离子电弧双丝增材制造技术成功制备了Ti-48Al合金(at.%),并对其沉积态和热处理后的组织特征进行了系统地研究.结果表明,沉积态Ti-48Al合金主要由α2相和γ相组成,沿着沉积方向,沉积态组织呈现由树枝晶区和片层晶团区交替分布的不均匀性特征,并且在树枝晶区存在严重的枝晶间Al元素偏析现象.在1 340℃/10 h/炉冷热处理后,不均匀的沉积态组织转变为晶粒尺寸细小的双态组织,Ti-48Al合金的微观组织的不均匀性获得明显改善,并且α2相含量显著增加,组织的择优取向减弱.

关键词：电弧增材制造 TiAl合金微观组织热处理

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动态再结晶对纯镍热压连接界面结合率的影响

中国有色金属学报 2024年第8期34卷 2708-2718页

作者：仝珏川袁瑶仝大明郭正洪顾剑锋上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室上海200240 上海交通大学材料改性与数值模拟研究所上海200240

为研究热压连接过程中显微组织演化与连接界面结合效果的关系,以纯镍试棒为载体进行单向热压模拟实验。通过采用不同温度和变形速率的组合,触发不同类型的不连续动态再结晶;对热压后的试棒进行室温拉伸测试和显微组织表征。结果表明:纯... 详细信息

为研究热压连接过程中显微组织演化与连接界面结合效果的关系,以纯镍试棒为载体进行单向热压模拟实验。通过采用不同温度和变形速率的组合,触发不同类型的不连续动态再结晶;对热压后的试棒进行室温拉伸测试和显微组织表征。结果表明:纯镍在动态再结晶过程中,当热压温度高至1100℃和热压变形速率低至0.001 s^(-1)的组合易于触发晶界弓出的再结晶方式,分体试棒连接界面的迁移效应显著,得到高的结合率;而当热压温度低至800℃和热压变形速率高至0.01 s^(-1)时易于产生亚晶合并的再结晶方式,其对界面迁移的影响相对较弱,分体试棒的界面结合率较低。亚晶合并耦合多相场法的界面迁移模型分析同样表明,亚晶合并形核仅能消除小角度晶界,而对大角度晶界(如连接界面)的消除效果较弱。

关键词：热压连接不连续动态再结晶连接界面结合再结晶形核类型多相场法

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应力超声滚压表面强化机理和抗疲劳性能研究

机械工程学报 2024年第9期60卷 127-136页

作者：吴杰党嘉强李宇罡陈东安庆龙王浩伟陈明上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

从理论分析角度探讨了超声滚压与单轴拉伸弹性应力场耦合的基本原理,并通过有限元模拟和实验表征依次从数值仿真和实验角度对理论分析结果进行验证,从而发展了一种先进的表面机械强化新工艺—应力超声滚压,并将其成功应用于TiB_(2)/2024... 详细信息

从理论分析角度探讨了超声滚压与单轴拉伸弹性应力场耦合的基本原理,并通过有限元模拟和实验表征依次从数值仿真和实验角度对理论分析结果进行验证,从而发展了一种先进的表面机械强化新工艺—应力超声滚压,并将其成功应用于TiB_(2)/2024和TiB_(2)/7050铝基复合材料表面机械强化效果的增强和抗疲劳性能的提升。结果表明,相较于普通超声滚压,应力超声滚压对TiB_(2)/2024和TiB_(2)/7050铝基复合材料表层压缩残余应力峰值的提升可分别达到所施加单轴拉伸弹性应力水平的45%和70%,可将压缩残余应力影响层深度提升约100μm,从而将两种复合材料样品的疲劳极限在普通超声滚压强化的基础上分别进一步提升6%和5%。

关键词：应力超声滚压铝基复合材料有限元模拟实验表征疲劳

基于迭代式粒子群优化的永磁同步电机热网络模型参数辨识研究

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电机与控制学报 2024年第1期28卷 1-11页

作者：孟治金刘宇阳陈俐上海交通大学海洋智能装备与系统教育部实验室上海200240

针对集总参数热网络模型未知参数多、参数辨识收敛困难的问题,利用永磁同步电机在不同工况下的特性,提出迭代式粒子群优化辨识框架,用实验测量的电机温度场数据,以各节点估计温度与实测温度的均方误差作为目标函数,将并行优化转化为三... 详细信息

针对集总参数热网络模型未知参数多、参数辨识收敛困难的问题,利用永磁同步电机在不同工况下的特性,提出迭代式粒子群优化辨识框架,用实验测量的电机温度场数据,以各节点估计温度与实测温度的均方误差作为目标函数,将并行优化转化为三步串行迭代优化,减少每一步优化变量数,缩小种群规模,避免陷入局部最优。应用于某额定功率70 kW电机,得到一般热阻和热容随温度变化的规律,电机损耗、绕组涡流系数和气隙热阻随转速变化的规律。台架实验表明,在综合驾驶工况下,以槽内绕组、端部绕组、永磁体、定子齿和定子轭的温度估计最大误差和平均误差作为评价指标,与实测结果以及传统的采用固定参数的集总参数模型相比,提出的模型精确度高,工况适应性好。

关键词：永磁同步电机集总参数热网络温度实时估计温度依赖性参数辨识迭代式粒子群优化

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斜激波冲击下层合壁板-空腔系统流-固-声耦合动力学分析

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力学学报 2024年第6期56卷 1752-1761页

作者：刘昊瞿叶高孟光上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240

斜激波作用下复合材料壁板-空腔系统气动弹性问题涉及非线性气动力、壁板大变形振动和声腔流体声波的强耦合作用,是高速飞行器弹性壁板设计中关注的重要问题.以往研究主要分析声腔恒定压力对壁板颤振特性的影响,忽略了声场与结构之间的... 详细信息

斜激波作用下复合材料壁板-空腔系统气动弹性问题涉及非线性气动力、壁板大变形振动和声腔流体声波的强耦合作用,是高速飞行器弹性壁板设计中关注的重要问题.以往研究主要分析声腔恒定压力对壁板颤振特性的影响,忽略了声场与结构之间的动态耦合特性.为了弥补这一研究缺陷,文章提出一种隐式分区计算方法实现对高速可压缩流体、大变形壁板和声腔流体声波3个物理场进行强耦合计算.基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)框架的有限体积法求解可压缩黏性流体Navier-Stokes方程,采用高阶剪切锯齿理论和有限元方法建立复合材料壁板非线性动力学模型,采用波动方程描述空腔内可压缩声学流体.揭示了空腔物理参数(声学流体密度、平均压力和空腔深度等)对壁板-空腔系统气动弹性响应的影响规律,发现了若干新现象:改变空腔物理参数可导致壁板运动从定点稳定静变形转变到周期极限环颤振;空腔内声学流体的“弹簧效应”导致壁板表面声压载荷反相位作用于壁板运动;特定空腔深度比下,空腔声模态变化会改变声压脉动与壁板振动的相位关系,导致壁板临界颤振动压降低.

关键词：流-固-声耦合非线性壁板颤振壁板-空腔系统气动弹性

基于推进器偏置的半潜式平台动力定位模型试验研究

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船舶力学 2024年第10期28卷 1526-1540页

作者：唐利纲王磊贺华成王一听上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院

半潜式平台在进行动力定位作业时，由于其水线面面积较小而初稳性高较低，其垂向运动（横摇、纵摇、垂荡）易受到推进器法向力作用的影响。基于此，提出一种基于推进器偏置的推力分配模式，旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动... 详细信息

半潜式平台在进行动力定位作业时，由于其水线面面积较小而初稳性高较低，其垂向运动（横摇、纵摇、垂荡）易受到推进器法向力作用的影响。基于此，提出一种基于推进器偏置的推力分配模式，旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动，而不影响平台水平面定位功能。在海洋工程水池开展半潜式平台的动力定位模型试验，对比和分析不同载荷工况及推进器偏置模式下平台的六自由度运动响应。结果表明，推进器偏置策略能够基本保证水平面定位精度，并显著减小平台垂向运动在其固有频率附近的响应幅值，在该试验工况下，功率谱密度（PSD）峰值减小高达54.7%，对波频区间的运动影响则较小。该研究结果可为半潜平台垂向运动抑制提供新思路。

关键词：推进器偏置动力定位半潜式平台模型试验垂向运动

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基于双目立体视觉的实验室波浪场实时重建

船舶力学 2024年第10期28卷 1463-1471页

作者：李德玉肖龙飞魏汉迪上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院

准确测量波浪场演化对于海洋结构物的水动力研究十分重要。本文基于双目立体视觉建立了一套用于测量室内波浪的图像识别方法，以轻质泡沫作为示踪粒子标记波面以获得具有丰富纹理的波面图像，根据极线约束矫正图像，使用阈值分割避免光... 详细信息

准确测量波浪场演化对于海洋结构物的水动力研究十分重要。本文基于双目立体视觉建立了一套用于测量室内波浪的图像识别方法，以轻质泡沫作为示踪粒子标记波面以获得具有丰富纹理的波面图像，根据极线约束矫正图像，使用阈值分割避免光照不均和水底反射的干扰，使用GPU加速的立体视觉匹配算法，实现波浪图像的实时立体匹配，重建出波面的三维点云与网格模型。通过对图像序列的重建，提取出的波浪时历与浪高仪的测量结果基本一致，波高以及周期值的吻合性良好。结果表明，该方法可以准确测量实验室内的三维波浪场，捕捉瞬时波浪演化，并可提供实时的监控。

关键词：波浪测量实时三维重建双目视觉立体匹配图像处理