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大型绞吸挖泥船阻力预报的设置方法

中国造船 2024年第3期65卷 265-275页

作者：陈超余欣王有江陈新权何炎平上海交通大学海洋智能装备与系统教育部重点实验室上海200240 上海交通大学船舶与海洋工程设计研究所上海200240

绞吸挖泥船具有船体肥大、艏艉设有大型开槽等特征,与常规船型有显著区别。这增加了阻力预报的难度。为探究更为精确的阻力预报设置,论文以一艘性能经过船模试验验证的大型绞吸挖泥船为研究对象,基于STAR-CCM+软件,采用SST k-ω和Realiz... 详细信息

绞吸挖泥船具有船体肥大、艏艉设有大型开槽等特征,与常规船型有显著区别。这增加了阻力预报的难度。为探究更为精确的阻力预报设置,论文以一艘性能经过船模试验验证的大型绞吸挖泥船为研究对象,基于STAR-CCM+软件,采用SST k-ω和Realizable k-ε两种湍流模型,在y^(+)=1和y^(+)=50两种条件下进行了静水阻力预报计算。结果表明:在y^(+)=1的条件下计算得到的阻力预报结果相较于y^(+)=50条件下的精度提高了约6%,采用SST k-ω模型计算得到的结果相较于Realizable k-ε模型提高约4%。本研究成果将为自航式绞吸挖泥船的阻力预报提供可靠的参考依据。

关键词：绞吸挖泥船阻力预报计算流体力学

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

基于人因工程的船舶驾驶室人机界面布局优化设计

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上海交通大学学报 2024年第2期58卷 201-210页

作者：季煜恒李春通骆晓萌杨雪莲王德禹上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学海洋装备研究院上海200240 中国船舶集团有限公司第十一研究所上海200032 上海外高桥造船有限公司上海200137

为了解决船舶驾驶室人机界面设计采用人工布局所存在的经验性、主观性、随机性的问题,提出一种将虚拟仿真和优化算法相结合的人机界面布局优化设计方法.首先,通过虚拟仿真得到待布局人机界面各区域的操作舒适度以及最优操作点位置;其次... 详细信息

为了解决船舶驾驶室人机界面设计采用人工布局所存在的经验性、主观性、随机性的问题,提出一种将虚拟仿真和优化算法相结合的人机界面布局优化设计方法.首先,通过虚拟仿真得到待布局人机界面各区域的操作舒适度以及最优操作点位置;其次,将人机界面布局准则和人因工程学准则量化为目标函数和约束条件,建立人机界面布局优化数学模型,通过差分进化算法获取大量粒子群算法的粒子初始位置;最后,通过寻优获取人机界面的最优布局并进行虚拟仿真评价.将某控制面板作为算例进行布局优化和虚拟仿真,获取的最优布局结果满足人因工程学准则,人机界面各项性能均有提升.本研究可为船舶驾驶室的高性能人机界面布局设计提供参考.

关键词：人机界面布局优化人因工程虚拟仿真粒子群算法

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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海洋沉积物古菌膜脂超声萃取前处理中溶剂比对古环境反演指标的影响

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海洋通报 2024年

作者：季佳慧周佳鸣董良上海交通大学海洋学院

古菌膜脂广泛存在于海洋沉积物中，并且作为生物标志物被广泛应用于古环境重建。超声辅助萃取（UAE）是一种普遍运用于海洋沉积物中古菌膜脂萃取的技术，在萃取过程中，不同比例的超声溶剂可以影响目标物质在溶剂中的溶解度和分散程度... 详细信息

古菌膜脂广泛存在于海洋沉积物中，并且作为生物标志物被广泛应用于古环境重建。超声辅助萃取（UAE）是一种普遍运用于海洋沉积物中古菌膜脂萃取的技术，在萃取过程中，不同比例的超声溶剂可以影响目标物质在溶剂中的溶解度和分散程度，从而影响萃取效率。本研究采用不同比例超声法试剂萃取了位于东海的沉积物柱状样中广泛存在的甘油二烷基甘油四醚（glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs），计算分析了TEX86、MI以及ACE等指标。研究结果表明，DCM/MeOH比值为5∶1 (V/V)的超声萃取法对GDGTs萃取效率最高，而DCM/MeOH比值为3∶1 (V/V)的萃取法更适用于Archaeol的萃取。此外，除DCM/MeOH (1∶1,V/V)溶剂比外，其余四种不同梯度溶剂比得到的TEX86、RI、MI和ACE指数基本相同。因此，在未来的研究中，我们建议使用5∶1的DCM/MeOH混合有机溶剂作为溶剂萃取膜脂的优选方案。本研究旨在为利用UAE技术对海洋环境样品进行靶向脂质组学分析及指标应用提供方法参考。

关键词：甘油二烷基甘油四醚(GDGTs) 脂类生物标志物脂质组学萃取古环境指标

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环境载荷逆向识别与虚拟模型试验方法

上海交通大学学报 2024年第2期58卷 141-146页

作者：李旭肖龙飞魏汉迪吴文成朱子扬李琰上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学崖州湾深海科技研究院海南三亚572000

提出一种应用于混合模型试验的环境载荷逆向识别与虚拟模型试验方法,可以逆向识别截断模型试验中的环境载荷,进而开展截断水深与全水深虚拟模型试验.环境载荷直接从物理模型试验中分离得到,因此该载荷考虑到了平台六自由度运动之间的耦... 详细信息

提出一种应用于混合模型试验的环境载荷逆向识别与虚拟模型试验方法,可以逆向识别截断模型试验中的环境载荷,进而开展截断水深与全水深虚拟模型试验.环境载荷直接从物理模型试验中分离得到,因此该载荷考虑到了平台六自由度运动之间的耦合作用、破浪砰击等强非线性作用以及流体对浮体的黏性力作用.为验证方法准确性,开展风浪流模型试验,并将虚拟模型试验结果与物理模型试验数据进行比较.研究结果表明,环境载荷逆向识别方法可以准确识别风浪流模型试验的环境载荷.

关键词：混合模型试验系泊系统环境载荷识别

基于深度强化学习算法的双边装配线第一类平衡

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计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 508-519页

作者：程玮张亚辉曹先锋金增志胡小锋上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学海洋装备研究院上海200240 中国重汽集团工艺研究院山东济南250100

针对传统优化算法求解双边装配线第一类平衡问题时不能有效利用历史求解经验,难以得到最优解,提出一种深度强化学习求解算法CNN-PPO。设计了CNN-PPO强化学习智能体结构,在近端策略优化算法基础上,引入卷积神经网络增强智能体的数据特征... 详细信息

针对传统优化算法求解双边装配线第一类平衡问题时不能有效利用历史求解经验,难以得到最优解,提出一种深度强化学习求解算法CNN-PPO。设计了CNN-PPO强化学习智能体结构,在近端策略优化算法基础上,引入卷积神经网络增强智能体的数据特征提取能力;根据双边装配线问题特征,定义状态矩阵对双边装配线问题进行描述,并引入标记层辅助智能体进行任务决策;根据问题优化目标设计了奖励函数,结合强化学习在线执行—评价机制,为每次决策选择最优的待分配任务,并通过多个案例测试验证了算法的有效性和稳定性。实验结果表明,所提方法的求解结果具有优越性,59个测试案例中有57个可以达到下界。

关键词：双边装配线第一类平衡问题深度强化学习卷积神经网络近端策略优化

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楔形物作用下加筋板结构的耐撞性

上海交通大学学报 2024年第7期58卷 1057-1066页

作者：陈虹廷赵延杰周红雨王德禹上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学海洋装备研究院上海200240 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214082

为了预报楔形物偏心垂向准静态压载作用下船舶加筋板结构的抵抗能力,提出了新的简化解析方法,将矩形板的塑性变形区域划分为非对称的8个板块,将骨材划分为非对称的2个部分,矩形板、骨材各部分均采用直线的变形模式,从船舶碰撞内部动力... 详细信息

为了预报楔形物偏心垂向准静态压载作用下船舶加筋板结构的抵抗能力,提出了新的简化解析方法,将矩形板的塑性变形区域划分为非对称的8个板块,将骨材划分为非对称的2个部分,矩形板、骨材各部分均采用直线的变形模式,从船舶碰撞内部动力学的角度,基于刚塑性理论,考虑膜拉伸作用和弯曲作用,推导了矩形板、骨材在楔形物偏心垂向作用下发生变形损伤的抵抗力与横向变形之间的简化解析计算方法.利用非线性有限元软件Abaqus的仿真计算结果对该简化解析方法进行验证.结果表明,该简化解析方法具有较高的计算精度,从而可用于船体结构设计阶段快速预报船舶舷侧结构的耐撞性能.

关键词：结构耐撞性楔形物加筋板简化解析方法

基于ASNLS算法的智能浮标浮潜模型参数辨识

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中国舰船研究 2024年第2期19卷 13-20页

作者：钟一鸣于曹阳曹军军姚宝恒连琏上海交通大学海洋学院上海200030 上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海200240

[目的]针对智能浮标大深度浮潜模型难以精确量化的问题,提出一种抗数据饱和及测量噪声的最小二乘算法(ASNLS),以实现浮潜多参数识别及深度预测。[方法]首先,在智能浮标浮潜运动灰箱模型中引入其执行机构的非线性动作特性以契合实际模型... 详细信息

[目的]针对智能浮标大深度浮潜模型难以精确量化的问题,提出一种抗数据饱和及测量噪声的最小二乘算法(ASNLS),以实现浮潜多参数识别及深度预测。[方法]首先,在智能浮标浮潜运动灰箱模型中引入其执行机构的非线性动作特性以契合实际模型,并将连续型浮潜运动方程转化为离散模式以匹配实际离散的数据采样方式;然后,将离散型运动方程构造为基于相关函数的表达形式,以减弱噪声对参数辨识的影响;最后,通过调整协方差矩阵的取值,实现该浮潜参数辨识算法的抗数据饱和功能。[结果]基于2021年智能浮标在南海的大深度试验数据,开展了浮潜运动模型参数辨识及深度预测,验证结果表明:相较于传统的最小二乘算法及支持向量机算法,ASNLS算法的收敛速度更快(较最小二乘算法提高了31.8%)、深度预测误差更小(不同深度下的平均绝对百分比误差均小于9%)。[结论]ASNLS算法可为智能浮标的深度控制和预报提供有效的浮潜模型支撑。

关键词：智能浮标参数辨识抗数据饱和及测量噪声的最小二乘算法运动预测数据饱和