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3D打印隔热材料研究进展

材料导报 2024年第8期38卷 120-130页

作者：桂岩赵爽杨自春海军工程大学动力工程学院武汉430032

3D打印技术能够实现面向性能的设计以及非常规结构的制造,其在隔热领域的应用可以使材料具有更加精细、可控、定制化的结构与功能。当前,3D打印隔热材料技术仍处于快速迭代期,打印材料、结构设计和制造工艺等技术瓶颈尚待突破。本文对3... 详细信息

3D打印技术能够实现面向性能的设计以及非常规结构的制造,其在隔热领域的应用可以使材料具有更加精细、可控、定制化的结构与功能。当前,3D打印隔热材料技术仍处于快速迭代期,打印材料、结构设计和制造工艺等技术瓶颈尚待突破。本文对3D打印隔热材料的现状进行了综述,简要分析了在隔热材料制造方面较有前景的3D打印工艺,对比了各工艺的优缺点以及适用的材料类型,着重讨论了3D打印陶瓷、发泡混凝土、泡沫塑料和气凝胶材料在隔热领域的研究进展,最后总结了目前面临的技术挑战和未来的主要发展方向。

关键词：隔热材料 3D打印气凝胶陶瓷发泡混凝土泡沫塑料

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密闭空间分离式两级热电制冷器瞬态特性分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 64-70页

作者：孟凡凯徐辰欣陈华伟海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

基于有限时间热力学,建立了工作在密闭空间中的分离式两级热电制冷装置瞬态模型,给出了瞬态性能的计算方法,得到了制冷空间温度、模块温差、输入功率、制冷系数等随时间的变化规律.分析了热电制冷器的工作电流和热电臂长度等关键参数对... 详细信息

基于有限时间热力学,建立了工作在密闭空间中的分离式两级热电制冷装置瞬态模型,给出了瞬态性能的计算方法,得到了制冷空间温度、模块温差、输入功率、制冷系数等随时间的变化规律.分析了热电制冷器的工作电流和热电臂长度等关键参数对制冷空间稳定温度、制冷量和制冷系数的影响,并与串联式两级制冷器性能进行了对比.结果表明:相比串联式两级热电制冷器,分离式制冷器的初始制冷系数提高了3.57%,无热源非绝热模型和有热源非绝热模型在300 s处制冷系数分别提高了5.72%和4.11%,空间温度分别降低了5.58%和3.09%;通过对工作电流的优化,无热源绝热模型和非绝热模型空间温度可分别降低至-29.03℃和8.98℃.

关键词：两级热电制冷器分离式瞬态特性密闭空间性能优化有限时间热力学

温盐分层环境中航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应实验研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1780-1787页

作者：杜永成骆飞洋帅长庚高程哲李戈洋杨立海军工程大学振动噪声研究所武汉430033 船舶振动噪声重点实验室武汉430033 海军工程大学动力工程学院武汉430033

基于分层流试验水池,采用移动多通道热电阻传感器阵对水下温度场进行测量,采用红外热像仪同步获取水面温度场,开展了温盐双分层环境下航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应的实验研究。实验结果证明,航行体尾流的水面效应主要依赖于运动尾... 详细信息

基于分层流试验水池,采用移动多通道热电阻传感器阵对水下温度场进行测量,采用红外热像仪同步获取水面温度场,开展了温盐双分层环境下航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应的实验研究。实验结果证明,航行体尾流的水面效应主要依赖于运动尾迹强度,而浮力射流的扩散浮升受到温盐分层的抑制,只在初始阶段及排放口附近位置影响背景水体温度分布;航速增大,强化了运动尾迹对背景分层的扰动,而弱化了浮力射流的影响;航行体尾流水面热特征依赖于航行体深度,对于浮力射流初始速度不敏感。

关键词：湍流射流分层流尾迹红外探测

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一种基于三步法的轴承故障诊断方法

机械工程学报 2024年第14期60卷 51-68页

作者：黄包裕张永祥海军工程大学动力工程学院武汉430033

复杂的传递路径会使测量信号产生严重的衰减和失真,而强背景噪声的干扰则会极大降低信号的信噪比,并给故障信号的分离提取带来很大困难。为此,提出一种基于三步法的轴承故障诊断方法以期解决这一问题。首先,利用基于信号幅值谱趋势项的... 详细信息

复杂的传递路径会使测量信号产生严重的衰减和失真,而强背景噪声的干扰则会极大降低信号的信噪比,并给故障信号的分离提取带来很大困难。为此,提出一种基于三步法的轴承故障诊断方法以期解决这一问题。首先,利用基于信号幅值谱趋势项的方法抑制传递路径效应的影响;其次,利用基于相关分析的频谱校正技术精确计算出谐波的频率、幅值以及相位,并将原始信号减去利用上述参数构造的谐波以达到抑制谐波的目的;最后,利用基于全子带的最大加权时频能量比选取出最佳的滤波频带进行分析,从而实现轴承的故障诊断。仿真与试验结果表明,所提算法较好地抑制了复杂传递路径以及强背景噪声的干扰,且与近年来较为新颖的norm-infogram和IESFOgram相比,性能更加。

关键词：滚动轴承故障诊断传递路径效应抑制频谱校正加权时频能量比

温度分层环境中水下航行器机动下潜热尾流特征

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哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1111-1118页

作者：李戈洋杜永成杨立海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 海军工程大学振动与噪声研究所湖北武汉430033

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不... 详细信息

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不连续高温热斑组成的椭圆形温度异常区,且正温度梯度分层水域会增强热尾流引起的水面温度异常。在无热排放条件下,水下航行器机动下潜会对水域温度分层发生较大扰动,从而出现冷尾迹。相反,受热排放影响,热尾流以肾形涡的形式向上浮升,涡结构尺度随着航行距离的增大而增大,核心温度随着航行距离的增大而减小。正温度梯度分层海水会增强冷却水引起的海面温度异常特征,且温度梯度越大,热斑越连续,热斑核心最高温度为292.24 K,与周围海水温度差值为0.12 K。

关键词：水下航行器热尾流有限体积法机动下潜温度分层高温热斑椭圆形温度异常区正温度梯度

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跨介质航行体出水问题研究现状与展望

航空学报 2024年第14期45卷 118-143页

作者：姚熊亮赵斌马贵辉哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 复杂动力学与控制创新中心哈尔滨150001

跨介质航行体凭借水-空两种工作模式切换实现了高隐蔽、强机动和快突防等特性,已成为航天-船舶交叉领域的研究热点,海-空介质跨越涉及多相流掺混、空泡非定常演化以及载荷环境恶劣等问题,威胁航行体运动稳定性、出水姿态及结构强度。针... 详细信息

跨介质航行体凭借水-空两种工作模式切换实现了高隐蔽、强机动和快突防等特性,已成为航天-船舶交叉领域的研究热点,海-空介质跨越涉及多相流掺混、空泡非定常演化以及载荷环境恶劣等问题,威胁航行体运动稳定性、出水姿态及结构强度。针对航行体跨介质出水过程中肩部通/排气空泡流动演化特性、尾空泡演化特性、跨水-气介质空泡溃灭与载荷特性等问题,阐述了近年来航天-船舶交叉领域对跨介质航行体水下航行及出水过程肩/尾空泡流动机理的研究现状,总结了跨海-空介质过程空泡溃灭与载荷特性的研究,列举了涉及不同发射环境的跨域出水问题。最后总结并展望了跨介质航行体跨域出水有待解决的问题与未来在航天-船舶交叉领域内的发展趋势。

关键词：跨介质航行体出水空泡形态水动力特性通气

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船用螺旋桨水动力、空化和低噪声集成设计

清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 75-89页

作者：杨琼方黄修长李晔海军工程大学动力工程学院武汉430033 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

该文以开源软件OpenProp为基础,集成螺旋桨无空化噪声理论公式、空化噪声估算经验公式和新Burrill图谱,构建了船用桨水动力、空化和低噪声集成设计软件OpenProp+。OpenProp+的核心功能包括:完成桨叶几何设计并可信预报敞水性能曲线;判... 详细信息

该文以开源软件OpenProp为基础,集成螺旋桨无空化噪声理论公式、空化噪声估算经验公式和新Burrill图谱,构建了船用桨水动力、空化和低噪声集成设计软件OpenProp+。OpenProp+的核心功能包括:完成桨叶几何设计并可信预报敞水性能曲线;判断桨叶有无空化产生,量化并确定空化范围,输出无空化工况的声压谱源级与中纵剖面声指向性图,估算空化噪声谱源级。当设计桨叶时,先确定相对最优的叶片数、直径和转速等总体参数,再优选叶型参数,设计考虑具体包括确定弦长分布规律、应用大侧斜设计要素、适当增加0.70R~0.95R(R为桨叶半径)叶截面最大厚度。桨叶最佳侧斜角临界值位于侧斜度50.0%~70.0%,设计初值可取60.0%。OpenProp+一体化设计效果由低噪声5叶桨设计给予检验,反馈良好,可直接服务于船用桨工程设计。

关键词：螺旋桨设计水动力空化低噪声 OpenProp

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槽道型无人双体船操纵性预报研究

船舶力学 2024年第4期28卷 501-512页

作者：刘冬雨高霄鹏霍聪海军工程大学武汉430000

路径规划是无人艇实现自主航行的关键技术之一,良好的路径规划方法对无人艇的智能化发展具有重要意义。而在已有的路径规划研究中,并未考虑无人艇的操纵性能。为了使规划的路径具有较短的航行时间、路径长度以及较优的路径跟踪能力,需... 详细信息

路径规划是无人艇实现自主航行的关键技术之一,良好的路径规划方法对无人艇的智能化发展具有重要意义。而在已有的路径规划研究中,并未考虑无人艇的操纵性能。为了使规划的路径具有较短的航行时间、路径长度以及较优的路径跟踪能力,需将无人艇自身的操纵性能与路径规划算法相融合。为精确地预测船舶的操纵性能,本文以槽道型无人双体船为研究对象,通过CFD技术开展斜航、纯横荡和纯艏摇三种平面运动机构仿真试验,使用不同水动力模型对仿真结果进行拟合,计算得到相应的水动力导数。同时采用MMG模型,建立船舶操纵运动数学模型,模拟无人双体船的回转运动和Z形运动,分析不同水动力模型对仿真结果的影响,并实现无人双体船的操纵性预报。

关键词： MMG模型水动力导数操纵性能无人双体船

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湍流破碎波中气泡运动与动力性能分析

中国造船 2024年第1期65卷 156-165页

作者：邵聿明王建华万德成上海交通大学船海计算水动力学研究中心船舶海洋与建筑工程学院上海200240

应用自适应网格加密技术对三维波浪破碎进行研究。通过对波浪破碎动力学特征进行分析,将波浪破碎划分为波浪稳定发展、砰击自由面、空腔坍塌、飞溅射流形成和波浪破碎后耗散5个阶段。通过分析气泡尺寸和速度的统计数据发现,大部分气泡... 详细信息

应用自适应网格加密技术对三维波浪破碎进行研究。通过对波浪破碎动力学特征进行分析,将波浪破碎划分为波浪稳定发展、砰击自由面、空腔坍塌、飞溅射流形成和波浪破碎后耗散5个阶段。通过分析气泡尺寸和速度的统计数据发现,大部分气泡半径为2~3 mm,气泡的数密度符合-10/3幂律分布。在波浪破碎过程中气泡的纵向速度占主导地位。随着半径的增加,气泡的平均速度增大,而气泡最大速度呈现递减趋势。进一步分析湍流旋涡与气泡运动之间的关系发现,表面张力的增大会诱导波浪提前破碎,并阻止大尺度气泡分解为小尺度气泡。

关键词：波浪破碎空气夹带气泡运动气泡动力性能