基于粒子群算法的舰艇感应磁场建模参数优化

舰艇感应磁场是舰艇非声隐身性能的一大研究重点,提升舰艇磁隐身性能首先需要了解潜艇目标在整个空间的磁场分布情况,建立合适的舰艇磁场模型至关重要。文中基于潜艇模型下方近场平面的测量数据采用磁偶极子阵列法建立了磁场模型,采用改进型目标函数的粒子群算法提升了磁矩参数的优化效果。仿真结果证明了该方法的有效性,模型在近场到远场的全空间磁场预测中具备良好的稳定性与精确性。在磁性定位、磁性探测等方向具备应用价值。

复合材料充液管路流固耦合特性分析

为研究编织复合材料充液管道流固耦合特性,采用传递矩阵法,从各向异性材料本构方程、物理方程与边界条件出发,建立复合材料管道一维流固耦合动力学模型。将模型退化成各向同性管进行计算方法验证,并进一步开展复合材料管FEM软件流固耦合验证。计算结果表明:该计算结果与经典“4方程”模型及有限元三维模型结果一致。在证明了该模型及计算方法的正确性后,进一步研究复合材料管中的铺设角度与纤维体积分数对充液管路固有频率及波数的影响。研究结果表明:提高增强材料体积分数,管路固有频率增加,管路传播波数降低;铺设角度增加,固有频率降低,管壁中传播波数增加。该研究结果可为充液管路的设计与控制提供参考。

基于TPA的船舶机械系统振动传递特性分析

为有效降低船舶机械系统低频线谱振动,采用传递路径分析方法(transfer path analysis,简称TPA)对典型船舶机械设备振动沿管路系统与浮筏基座传递规律进行试验研究。试验结果表明,通过传递路径分析方法辨识各路径振动贡献量合成结果与直接测量结果一致,证明了本研究方法与测试数据的正确性。通过传递路径与输入船体结构振动功率流贡献量分析,发现设备低频段振动能量主要通过浮筏基座进行传递,整个试验模型的低频线谱成分由管路系统与船体耦合引起。该研究结果可为船舶机械系统低频线谱主动控制作动器的位置优化与频率选取提供参考。

基于模式识别技术的无线通信网络安全系统设计

探索模式识别技术在无线网络安全领域的应用,设计一种多层次、模块化的网络安全系统。该系统通过数据采集、特征提取、模式识别与分析及安全策略优化等环节,实现无线网络安全态势的实时感知和动态防御。仿真实验结果表明,该系统能够有效识别多种类型的网络攻击,具有较高的检测率、较低的误报率以及优秀的健壮性。

船舶充液管路振动响应计算与试验

基于充液管路振动方程,采用理论解析与试验测试结果相结合的方法,建立管路系统各部件阻抗传递矩阵,对管路系统振动响应进行计算,并搭建管路系统振动试验验证平台。仿真与试验结果表明:阻抗理论预测与商用软件计算、试验测试的结果均具有较好的吻合度,采用该计算方法进行充液管路振动响应计算具有较高的精确性,尤其在中高频范围内用于工程预测和估算具有一定的应用价值。

一种船舶充液管路声振耦合工程计算方法

船舶充液管路由于其复杂的三维空间与多物理场的耦合,很难对其振动响应进行预报。该文基于阻抗-导纳综合法,提出了一种充液管路声振耦合计算方法,该方法采用阻抗矩阵的表达方式描述了管路元件;对于泵阀等复杂、难以通过解析公式获取的噪声源采用试验测试技术获取。并对文中的计算方法进行了仿真与试验验证,计算、试验结果均表明:文中方法的计算结果数据精确可靠,具有较高的工程应用价值。

管路-船体耦合振动及水下声辐射研究

充液管路广泛的应用于船舶冷却、输水等多个系统,其振动与水下声辐射一直是学术与工程中的研究热点。基于阻抗综合法,利用耦合点处力与位移的连续边界条件,采用管路解析公式、船体有限元数值计算、管路支撑测试数据三者相结合的方法对管路-船体耦合系统进行振动与水下声辐射工程预报。该综合方法被应用于一个复杂空间管路-船体耦合模型,并与有限元模型结果对比验证了该方法的正确性。

风力机叶片优化设计目标

研究了变桨型风力机叶片的气动性能计算、叶片设计载荷评估、叶片结构设计、风力机组成本评估及风电场运营模型,并将这些模块进行了整合,得到了度电成本的计算方法,同时提出了风场运营收益最大这一叶片设计目标。基于有针对性的叶片参数化描述,采用自适应模拟退火算法,分别以不同的目标优化设计了1.5MW变桨型的叶片。分析比较了度电成本及风场收益两个指标在平衡发电量和成本上的区别,认为在可以确定上网电价的情况下,以风场收益最大为目标设计叶片能为风电运营商带来更多的收益。

管路-圆柱壳耦合振动功率流与声辐射特性研究

管路-内含铺板圆柱壳耦合结构是潜艇、鱼雷等水下航行器装备中的典型结构,为研究管路与圆柱壳结构耦合振动噪声传递的特性,论文采用阻抗综合法,利用耦合点处力与位移连续条件,建立管路-支撑-圆柱壳耦合结构振动计算模型。管路采用考虑流固耦合以及剪切变形的“十四方程”理论,从振动功率流传播视角研究管路系统向内含铺板圆柱壳振动传递的特性,并用边界元软件计算耦合结构远场辐射声功率。计算结果表明:充液管路各簇振动功率流分布与幅值随频率、管路支撑位置而变化,且管路系统输入功率流与耦合系统远场辐射声功率相关。研究结果可为管路系统从能量流角度进行振动控制提供参考。

船用复合材料管路振动特性试验研究

为研究船舶中复合材料充液管路的减振特性,首先采用几何尺寸相同的复合材料直管和钢直管进行振动响应对比分析。通过直管的四端阻抗测试,获得2种材料直管的传递矩阵,对比分析复合材料管路与钢管的振动传递损失。然后对2种材料直管进行自由边界下的模态测试,获取管路的阻尼系数。试验结果表明:在满足输水性能和结构强度的前提下,复合材料管路只是同几何尺寸钢管质量的一半,复合材料管的固有模态频率要低于钢管,模态阻尼系数却远大于钢管。在2500 Hz内复合材料管的横向振动传递损失优于钢管;而轴向传递损失在低频段要劣于钢管,高频段又优于钢管。因此在减振性能上,复合材料管更利于振动能量在传播过程中的衰减。研究成果可为复合材料在船舶充液管路减振降噪中的应用提供参考。

基于无线通信的智能制造仓储系统设计

文章针对传统仓储系统存在的效率低和柔性差等问题,提出一种基于无线通信技术的智能制造仓储系统设计方案。该系统综合运用射频识别(Radio Frequency IDentification,RFID)、无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)、5G等技术,并融合多智能体协同调度和知识图谱推理等人工智能算法,实现仓储作业的实时监控、动态优化以及智能决策。仿真实验结果表明,该系统在出入库效率、任务响应速度、异常处理能力等方面性能较好。

对边简支功能梯度板振动功率流特性分析

本文利用动刚度法对对边简支的功能梯度矩形板的横向振动进行求解,并进一步研究受点简谐力作用下板的输入功率流与功率流传播特性,通过可视化的功率流矢量图与流线图分析了边界条件与功能梯度板材料结构参数对整板固有频率、板内功率流传递特性的影响。计算结果表明:刚度越大,板内能量漩涡越小,能量呈单向流动,频率越高,板内漩涡结构越复杂。

充液管路轴向多吸振器波动特性研究

为抑制充液管路中轴向振动波传播,利用吸振器安装点处位移与轴向力连续条件,采用传递矩阵法建立充液管路带多个吸振器动力学耦合模型,与有限元计算结果对比,验证了该计算方法的正确性。计算分析了轴向波在吸振器前后的透射与反射系数,并进一步计算了吸振器周期排列时管路轴向振动带隙。研究结果表明:轴向波在吸振器共振频率全部反射,反射系数带宽随吸振器刚度与阻尼增大而变化;吸振器周期分布时,管路系统轴向振动同时存在局域共振型带隙与Bragg带隙,轴向波在局域共振型带隙内得到了有效的抑制。研究结果可为管路轴向减振、吸振器设计提供参考。

基于工程经济学评估的风力机叶片长度设计

基于风力机一体化设计框架开展2.5 MW低风速风力机叶片长度优化。采用风场生命周期内的度电成本和收益净现值等工程经济学评价指标作为设计目标,分别得到对应不同经济性指标的最佳叶片长度。结果表明,度电成本最优的设计趋向于使机组投资和发电量之间的比值最小化,收益净现值最优设计则使机组总收益与总成本之差最大化。以这2种经济学评价指标为目标开展设计能够得到叶片长度的最佳设计区间,叶片长度在此区间外机组的经济性较低。该文还进一步分析叶片长度对塔架高度设计的影响。

舰船管路安装参数对其振动传递特性影响试验研究

本文对舰船管路系统常见几种管路元器件进行不同安装参数下振动传递进行试验研究,分析弹性支撑、挠性接管、直管段、弯管段等单独安装参数与集成安装参数对振动传递的影响。试验结果表明:安装参数可改变元器件刚度与阻尼,但对管路振动传递特性影响不大,刚度大的元器件对安装参数灵敏度较低。本文的试验结果可为舰船管路系统低噪声建造技术提供借鉴。

周期支撑充液管路轴向振动特性分析

基于Timoshenko理论,采用传递矩阵法计算了充液周期结构管路和周期支撑管路轴向振动传递特性,分析了轴向波波数实部、虚部与轴向波传播特性之间的关系。计算表明,轴向周期结构管路与轴向周期支撑管路系统均存在振动带隙,且振动带隙范围与轴向波波数实部、虚部之间一一对应。还分析了单个晶胞长度与支撑刚度对轴向振动带隙的影响。研究结果可为管路系统的振动噪声控制提供有效的技术支撑。

基于FEM/BEM的船用水泵流动诱发振动噪声计算分析

离心水泵是舰船上面重要的流体机械,广泛应用于船舶冷却系统、舱底压载系统、循环水系统及消防系统。同时离心泵也是舰船管路噪声源之一,影响着船舶运行环境舒适性与舰船的安全隐蔽性。本文利用fluent软件计算流场非定常过程中叶轮所受时域脉动压力,并提出优化方案。将其作为激励源加载到水泵电机有限元模型上,采用隐式有限元法计算泵组表面振动速度与机脚处加速度,估算泵组振动烈度。将有限元振动速度导入Virtual.Lab软件,采用声学边界元计算泵组的空气噪声辐射。计算结果表明,泵组出水口处与机脚处振动噪声较大,应采用相关的减振降噪技术。

基于传递矩阵法的U型管流固耦合特性研究

基于考虑剪切变形与转动惯量的Timoshenko梁理论,建立充液U型管流固耦合动力学模型。采用传递矩阵法求解U型管路固有频率与简谐激励下的稳态响应,并通过与FEM计算结果对比,验证了本文计算方法的正确性。采用该计算方法对管内流体的质量效应与弯曲半径对传递函数的影响进行了计算分析。本文提出的U型管路流固耦合计算方法可为换热器中U型管的减振降噪设计提供参考。

周期支撑管路横向振动波传播特性分析

管道系统在船舶行业中应用广泛,其振动及声辐射特性一直以来都是研究的热点。基于Timoshenko梁理论,本文首先利用传递矩阵法计算了单根充液管道的横向振动响应,并通过有限元计算和实验对比验证了计算方法。在此基础上,对管道系统的传递矩阵取特征值得到波传播参数,从而进一步分析了周期支撑的充液管道系统的振动波传递特性。由本文的计算结果可见,基于Timoshenko梁理论的横向振动响应比基于Euler-Bernoulli梁理论的结果更为精准,尤其是在较高频域内。此外,弹性支撑的刚度和间距会影响波阻和波传播带。本文工作将为周期支撑管系的减振提供一定的技术参考。

一种实现超微光子晶体型定向耦合器的方法

在光子晶体定向耦合器中,通过减小两耦合波导之间介电柱的折射率来增大耦合系数,从而获得更短的拍长,形成超微的器件尺寸。耦合器的奇模场随调制折射率的减小变化不敏感,偶模场向更高频率的方向移动。在同一频率范围内,调制折射率减小,导致拍长随频率变化的函数曲线的斜率随频率增加而增大,这一特性可以在波分复用器中用来减小相邻信号频率差,在相同的器件长度下,可获得更多的信道。采用时域有限差分法验证了拍长随调制折射率减小而减小的变化规律。