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基于深度学习的实例分割边界框回归方法研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 474-479,614页

作者：刘桂霞吴彦博李文辉王天昊吉林大学计算机科学与技术学院吉林长春130012 哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对实例分割任务中图像中可能出现相互遮挡或边缘模糊导致边界框定位不准确的问题,本文提出了一种新的边界框回归损失函数。将边界框位置预测转化为估计定位置信度随位置变化的概率分布;考虑坐标点间存在联系,提出一种面积差计算方法;... 详细信息

针对实例分割任务中图像中可能出现相互遮挡或边缘模糊导致边界框定位不准确的问题,本文提出了一种新的边界框回归损失函数。将边界框位置预测转化为估计定位置信度随位置变化的概率分布;考虑坐标点间存在联系,提出一种面积差计算方法;为了证明此方法可以很好地应用于先检测后分割的实例分割模型,本文使用Mask R-CNN作为基线。实验结果表明:在边界框检测及实例分割任务中,本文方法的精度优于其他方法,对于小物体的检测与分割效果更显著,训练和评估速度也更快。

关键词：计算机视觉深度学习卷积神经网络实例分割 Mask R-CNN 边界框回归 KL散度高斯分布

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SPS在SPH模拟黏性流动问题中的应用

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 59-65页

作者：杨彩虹管延敏康庄周利江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000 哈尔滨工程大学船舶与海洋工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对传统光滑粒子流体动力学(SPH)无法准确定义雷诺数问题,引入亚粒子尺度技术(SPS)对流体黏性进行处理,开发了SPS-δ-SPH算法.分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对不同雷诺数下的二维圆柱绕流进行数值模拟,分析不同... 详细信息

针对传统光滑粒子流体动力学(SPH)无法准确定义雷诺数问题,引入亚粒子尺度技术(SPS)对流体黏性进行处理,开发了SPS-δ-SPH算法.分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对不同雷诺数下的二维圆柱绕流进行数值模拟,分析不同黏性处理方法下的水动力系数的变化并与相关文献结果进行比较.结果表明:SPS湍流模型在较低雷诺数下的升阻力计算结果与实验值较为接近,且在较高雷诺数下有效可靠,SPS-δ-SPH算法适用于黏性绕流问题.在此基础上,将SPS-δ-SPH算法进一步应用于穿透自由液面的三维圆柱绕流问题并得到了较高精度的计算结果.研究结果对解决海洋工程领域的相关问题具有参考价值.

关键词：光滑粒子流体动力学黏性流动 SPS湍流模型水动力系数三维圆柱绕流

基于CFD-DEM方法的回转体水下运动兴波破冰数值模拟研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2024年第1期39卷 52-57页

作者：倪宝玉谭浩李鸿远周朔哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 中国船舶集团渤海造船有限公司葫芦岛125000

该文采用CFD-DEM方法对回转体水下运动兴波破冰问题进行了数值模拟研究,探究回转体运动速度、潜深对破冰效果的影响,对比分析了不同工况下冰盖的裂纹扩展规律和破坏程度,其中速度无因次化为弗劳德数Fr,潜深无因次化为回转体深度与回转... 详细信息

该文采用CFD-DEM方法对回转体水下运动兴波破冰问题进行了数值模拟研究,探究回转体运动速度、潜深对破冰效果的影响,对比分析了不同工况下冰盖的裂纹扩展规律和破坏程度,其中速度无因次化为弗劳德数Fr,潜深无因次化为回转体深度与回转体最大直径的比值,记作h。研究结果表明:在回转体运动兴波破冰过程中,回转体中后部冰盖的破坏情况较为严重;随着回转体的运动,冰盖裂纹向前扩展,出现新的纵向裂纹与横向裂纹,待裂纹完全发展后,冰盖呈现出以横向裂纹为主的破坏形式;存在临界速度Ccri,当回转体的运动速度处于临界速度附近时,冰盖的破坏效果较好,对应的速度区间为Fr=0.55~0.75;随着回转体潜深增大,冰盖破坏程度总体呈现出下降趋势,h>3.43后,冰盖不再发生明显破碎。

关键词：破冰水下运动 CFD-DEM方法可破碎冰盖

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喷水推进器进水流道格栅流固耦合特性研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 833-842页

作者：孙聪尹晓辉王建强王超王子佳郝磊哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 中国船舶及海洋工程设计研究院喷水推进技术重点实验室上海200011

为了研究格栅部件对喷水推进船舶效率的影响,本文拟采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算,结合有限元方法和流固耦合理论,以STARCCM+和ABAQUS软件为工具,根据目前已知的格栅剖面设计方法,对目前格栅的... 详细信息

为了研究格栅部件对喷水推进船舶效率的影响,本文拟采用流固耦合的数值计算方法系统地对格栅表面受力及其强度特性进行计算,结合有限元方法和流固耦合理论,以STARCCM+和ABAQUS软件为工具,根据目前已知的格栅剖面设计方法,对目前格栅的剖面形式进行改进,形成新型对称剖面形式的格栅。基于上述计算流体力学与流固耦合计算方法对其进行周围流场、结构静力强度、结构动力强度进行计算与分析。结果表明:对称形式的格栅剖面对于降低格栅的变形与应力水平有一定的帮助,采用新型对称形式的剖面结构使格栅总体变形模式发生了变化,但是最大变形位置与最大应力出现在格栅的位置未发生明显变化,新型对称剖面形式格栅具有比较好的静强度与动强度特性,各栅条均匀承受流体载荷。

关键词：喷水推进器格栅分离涡模拟流固耦合强度分析脉动压力计算流体力学

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基于霍普金森杆的水下爆炸壁压测量系统研究

兵器装备工程学报 2024年第4期45卷 204-210页

作者：张永坤崔雄伟金辉沈晓乐 91388部队辽宁大连116041 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

采用霍普金森杆测量系统对气泡载荷进行测量。根据应力应变对应关系,对霍普金森杆测量原理进行表述,其为通过测量HPB上应变推算得到杆端部应力;对HPB测量系统组成进行说明,分析HPB材料、尺寸选取方法,给出应变测量信号与壁压信号间换算... 详细信息

采用霍普金森杆测量系统对气泡载荷进行测量。根据应力应变对应关系,对霍普金森杆测量原理进行表述,其为通过测量HPB上应变推算得到杆端部应力;对HPB测量系统组成进行说明,分析HPB材料、尺寸选取方法,给出应变测量信号与壁压信号间换算关系;采用高速摄影、压力传感器测量系统、霍普金森杆测量系统在实验室条件下对气泡载荷进行测量,分析比对测量结果。结果表明,高速摄影与HPB测量系统获取的气泡峰压时间、气泡脉动周期基本一致;无量纲爆距大于0.33时,压力传感器和HPB测量结果获取的物面载荷数据基本相同;近距离实验时,HPB测量系统抗电磁干扰能力更强。通过实验比对分析,验证了霍普金森杆测量系统的有效性及准确性。

关键词：霍普金森杆气泡载荷测量壁压实验

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冰载荷激励下内河船推进轴系扭转振动研究

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2024年第3期48卷 486-490页

作者：杨凯冯国庆哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 中国船级社哈尔滨分社哈尔滨150070

以一艘内河实船推进轴系为例,利用场矩阵法与霍尔兹表法研究系统自由扭振固有频率,根据1阶及2阶固有频率下的共振转速通过放大系数法及场矩阵法对比研究柴油机稳态激励下系统强制扭振,分析两种方法的频域结果.利用Newmark积分及编程计... 详细信息

以一艘内河实船推进轴系为例,利用场矩阵法与霍尔兹表法研究系统自由扭振固有频率,根据1阶及2阶固有频率下的共振转速通过放大系数法及场矩阵法对比研究柴油机稳态激励下系统强制扭振,分析两种方法的频域结果.利用Newmark积分及编程计算求解冰载荷下轴系扭转应力的时域响应,对比分析冰载荷下轴系瞬时扭转应力与柴油机激励下的稳态扭转应力.结果表明:冰块撞击后轴系扭转应力超过许用应力值并远大于无冰块撞击时的扭转应力.

关键词：自由扭振强制扭振冰载荷瞬时扭转应力

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计及筒盖与筒口气团的航行体出筒流场演化分析

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力学学报 2024年

作者：姚熊亮赵斌马贵辉曲昭宇张淼卢佳兴哈尔滨工程大学船舶工程学院复杂动力学与控制创新中心

筒口结构及流场环境是影响航行体出筒过程多相流场与载荷特性的重要因素，本文数值研究了计及筒内高温高压气体作用的航行体出筒过程，分析了不同初始条件、边界条件对航行体头部、尾部气团演化过程及筒内“水体倒灌”效应的影响及航行... 详细信息

筒口结构及流场环境是影响航行体出筒过程多相流场与载荷特性的重要因素，本文数值研究了计及筒内高温高压气体作用的航行体出筒过程，分析了不同初始条件、边界条件对航行体头部、尾部气团演化过程及筒内“水体倒灌”效应的影响及航行体、筒盖的载荷特性。结果表明：横向牵连速度条件下，航行体头部出筒伴随筒口气团的偏移、破碎、分离、汇集过程；尾出筒时高温高压气团与周围附体气团融合，并经膨胀、颈缩后产生回射流现象；随着尾空泡形成，筒口截面处气团发生二次拉断、射流偏移现象，筒内“水体倒灌”呈“螺旋”倒灌方式。横向牵连速度主导着筒口绕流流场特征，其降低50%时筒盖载荷峰值降低了58.27%；筒口气团初体积直接影响出筒航行体附体气团体积，筒口气团初始高度增加50%时筒盖载荷峰值降低了17.64%；筒盖形状决定着其绕流流场载荷特性，相比之下筒盖弯曲系数较小时，筒盖载荷峰值降低31.48%；而筒盖开盖角度是诱导气团二次拉断射流偏移的主要原因，开盖角度由60°降低到30°时，筒盖最大受载峰值降低72.03%。

关键词：跨介质航行体筒口气团筒盖结构出筒过程流体动力

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碎冰对出水航行体载荷特性影响试验研究

力学学报 2024年

作者：付志强李志鹏孙龙泉胡承龙哈尔滨工程大学船舶工程学院复杂动力学与控制创新中心

极地环境下出水航行体在穿越冰层出水过程中会受到复杂的冲击载荷以及水动力载荷,严重威胁航行体的结构安全.本文针对航行体破冰出水过程中的流体流动与冲击载荷特性,基于约束模型出水试验系统,搭建了航行体出水破冰图像与载荷测量系统... 详细信息

极地环境下出水航行体在穿越冰层出水过程中会受到复杂的冲击载荷以及水动力载荷,严重威胁航行体的结构安全.本文针对航行体破冰出水过程中的流体流动与冲击载荷特性,基于约束模型出水试验系统,搭建了航行体出水破冰图像与载荷测量系统;发展了可破碎冻结模型冰制备技术,形成了航行体出水破冰综合试验系统,同时开展了航行体出水可重复性验证试验.随后利用可破碎冻结模型冰,开展了航行体穿越不同尺寸、不同覆盖率下的碎冰出水试验,获取了航行体出水穿冰过程中整体轴向受力以及头部压力时历曲线,观测了航行体出水过程中的流体流动、冰层受冲击后的动态行为.试验结果表明:碎冰覆盖条件下,航行体出水时与冰层相互作用,带来剧烈的冲击载荷.且冲击载荷与碎冰尺寸密切相关,大尺度碎冰受航行体冲击后会发生破碎.另一方面,与无碎冰覆盖条件下相比,碎冰覆盖条件下航行体出水时会造成更显著的喷溅现象.此外,不同碎冰覆盖率影响航行体与碎冰的撞击位置,基于此,本文还总结了航行体与碎冰作用的3种形式.研究结果揭示了航行体出水过程中的流固耦合过程与载荷形成机理,对航行体及相关结构物的出水破冰试验技术研究与结构设计具有一定的参考价值.

关键词：航行体出水碎冰尺寸覆盖率载荷特性撞击形式

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基于两步法的沙漏型浮体砰击压强分析

舰船科学技术 2024年第1期46卷 68-75页

作者：张帆张学伟盛其虎王文华纪仁玮哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024

为探究沙漏型FPSO的砰击压强特性,采用两步法对浮体在典型波浪环境下砰击次数和砰击压强展开研究。基于波浪势流理论计算沙漏型FPSO在典型波浪环境的运动响应,利用多项式拟合浮体典型剖面在入水前后时刻的垂向速度时间历程曲线;基于计... 详细信息

为探究沙漏型FPSO的砰击压强特性,采用两步法对浮体在典型波浪环境下砰击次数和砰击压强展开研究。基于波浪势流理论计算沙漏型FPSO在典型波浪环境的运动响应,利用多项式拟合浮体典型剖面在入水前后时刻的垂向速度时间历程曲线;基于计算流体力学理论数值模拟浮体二维剖面入水砰击压强。模拟结果表明,具有优异水动力性能的沙漏型浮体,距离水线面越近的横剖面平均入水砰击次数和有效砰击速度越大;最大砰击压强区域在沙漏型FPSO上浮体舷侧的两端;底部形状越平或曲率半径越来越大,二维剖面的砰击压强峰值越大。

关键词：沙漏型FPSO 砰击两步法砰击压强