ALE有限元法及边界元法在二维带挡板箱体液体晃荡现象模拟中的比较(英文)

该文对二维带挡板箱体液体晃荡现象进行了模拟和比较。任意拉格朗日欧拉(ALE)法基于Navier-Stokes方程,边界元法运用势流理论。首先,通过与不带挡板箱体液体晃荡现象的解析解的比较,验证了两种方法的有效性;进而研究了带刚性挡板箱体液体晃荡现象,并分析了挡板的尺寸、位置对晃荡现象的影响。文中还计算了作用于箱体壁面上的力和力矩。

基于ALE有限元法二维液体晃荡的数值模拟

随着各类液货船的不断增加,晃荡现象在船舶与海洋工程领域引起了广泛的关注。文章从不可压粘性流体的N-S方程组出发,运用任意拉格朗日(ALE)有限元法对水平激励下的二维液体晃荡现象进行了数值模拟。首先通过计算值与解析解的比较,验证了数值方法的有效性,进而分析了激励振幅、激励频率对晃荡现象的影响,最后计算了作用于壁面上的力和力矩。

一种改进GPU加速策略在光滑粒子流体动力学方法中的应用

为解决粒子的无序化易引起的图形处理器(GPU)内存访问冲突问题和提高计算效率,通过建立粒子重排序技术提出了一种改进的GPU加速策略.将该加速策略应用于光滑粒子流体动力学(SPH)方法中对三维带障碍物溃坝进行模拟,并与实验结果对比对算法进行验证,获得了较高的计算精度.基于此算例,通过在不同硬件设施上进行模拟分别对粒子重新编号的效果和算法的求解效率比较研究.结果表明,粒子重新编号技术可以保证稳定的单步运行时间,能够有效解决GPU-SPH算法显存访问冲突问题;该GPU加速的SPH并行算法能够大幅提高SPH方法求解效率,随着粒子数量的增加,其大幅缩短计算时间的优势愈发明显,为扩大SPH方法解决三维数值模拟的适用性提供了可能.

基于VB.net的船舶建造管理信息系统设计

船舶制造业是集资金、劳动、技术密集型于一体的大型制造行业,如何实现生产计划生成的自动化、智能化以及生产、计划的无缝连接是造船企业发展的所要面临的重要课题之一。文章提出了一种基于VB.net技术的船舶建造管理信息系统软件,实现了生产计划生成、实际生产与计划的对比,集成了分段施工看板、场地看板,并运用SQL server2005数据库开发技术,实现了实时信息的网络互联。本系统已成功应用于造船企业的生产过程中,取得了良好的效果。

近自由面三维水翼的水动力分析及试验研究

采用面元法对近自由面三维水翼进行势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形。在自由面采用非线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。文中给出了数值计算模型的参数,对于不同浸深、不同航速和不同攻角下的水翼,计算了水翼表面上的压力分布,水翼的阻力和升力及自由表面波形。数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,文中方法可用于水翼优化设计、近自由面振动翼运动及水翼船兴波等问题的研究。

近自由面三维水翼的水动力时域分析(英文)

基于格林定理,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法计算了近自由面条件下的三维水翼的势流场。其中在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上采用偶极子布置以满足Kutta条件。影响系数中的奇异积分及非奇异积分都采用一种精确积分的方法计算。文中确定了计算模型和参数,给出了不同航速、展长及浸深下的数值计算结果,并与相关文献结果进行了对比,证实了该方法是一种可靠、有效的时域算法。

改进的YOLOv3水面障碍物检测方法

为了提高无人艇在自主航行过程中对水面常见障碍物检测的精度,解决模型参数量较大、模型复杂难以应用于嵌入式设备的问题,提出一种改进的YOLOv3水面常见障碍物检测方法。使用K-means++算法对自建数据集进行聚类得到新的锚框参数,通过添加雨雾噪声的数据增强方法优化模型在复杂天气状况下的障碍物检测能力。针对模型参数量较大问题,使用深度可分离卷积和注意力机制模块重构特征提取网络中的残差结构。为了优化预测框的回归效果,引入SIo U损失函数,将预测框与真实框的方向角度作为损失之一,加快训练速度,提高推理的准确性。通过试验验证了改进后模型参数量缩减了44%,检测精度提高了5.19%,漏检率也有所降低,能有效进行水面障碍物的检测。

基于STM32与树莓派的养殖水质监测无人艇系统研究

针对目前水产养殖过程中水质监测方式存在效率低、实时性差、工作区域受限制等缺点,设计了一种基于STM32与树莓派的水质监测无人艇系统。系统采用STM32单片机和树莓派4B作为控制器,结合GPS模块和电子罗盘实现无人艇的航行控制;利用摄像头、pH、浊度、温度传感器实时采集水体环境和水面图像数据;通过4G通信模块实现数据传输。在阿里云服务器上部署基于.NET Framework框架开发的上位机软件,实现对无人艇的指令下发以及可视化显示采集到的数据等功能。结果显示:养殖水质监测无人艇到达的实际测量区域与预设区域位置误差最大为4.3 m,最小为3.4 m,精度范围满足实际需求;水质测量平均用时在7 min 28 s左右,相比传统人工检测方式,作业效率显著提升。研究表明:本系统运行稳定,操作方便,能够及时有效地获取养殖水域水体数据,提高了养殖人员的工作效率,降低了养殖成本,具有一定的应用前景。

基于Visual Basic 6.0的螺旋桨设计及性能预报软件

随着船舶行业的不断发展,迫切需要一种设计软件来提高螺旋桨的设计效率。基于Visual Basic6.0开发平台,结合Fortran和动态链接库技术,实现了螺旋桨设计及水动力性能预报软件的设计。软件运用升力线理论完成了螺旋桨的设计与优化,进而运用升力面理论对螺旋桨的性能进行了预报。该软件界面友好、功能完善、可视性强,试验结果证明,能快速准确地进行螺旋桨设计及性能预报,提高了螺旋桨的设计效率,具有良好的使用性。

碎冰区航行船舶螺旋桨载荷数值模拟研究

冰区航行船舶螺旋桨会与碎冰发生碰撞,产生的冰载荷对螺旋桨的危害较大。本文模拟冰锥与刚体碰撞试验以验证计算方法的可行性,基于ALE算法的流固耦合分析方法对不同冰层厚度、密集度以及螺旋桨进速的冰桨碰撞进行研究。研究发现,冰载荷与冰厚基本呈正相关性,冰厚大于0.75 m时,冰载荷成连续分布且最大值增长迅速。冰载荷平均值与冰区密集度呈递增关系,最大值与密集度不呈递增关系,当密集度大于7/10时,冰载荷影响剧烈。螺旋桨进速越大,冰载荷越大,进速大于1.5 m/s时,冰载荷增长迅速。通过冰桨数值模拟分析,为实际船舶螺旋桨在碎冰区航行提供参考。

MES系统在MARKⅢ型薄膜陆地罐围护系统中的设计及应用

针对MARKⅢ型薄膜陆地储罐围护系统生产时信息化程度低,生产数据杂乱,生产信息阻塞严重等问题,使用基于.Net平台下的Winform窗体结构开发了MES系统。通过系统实际运行,提高了薄膜罐围护系统生产作业时各作业部门的信息沟通效率,利用软件提高生产效率,填补了MARKⅢ型薄膜陆地罐围护系统生产领域一直以来缺乏有力的生产管理软件这一空白。

动态边界粒子SPH法在养殖工船横摇液舱晃荡模拟中的应用比较

为研究养殖工船养殖舱晃荡现象对舱壁结构强度和养殖安全的影响,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH法)对横摇激励下养殖工船养殖水舱的轻微晃荡和剧烈晃荡进行数值模拟,通过引入动态边界粒子法解决SPH法固壁边界上或边界附近的粒子截断误差影响精度问题,并对动态边界粒子两种处理方法模拟结果与相关文献进行了对比分析,验证数值方法的有效性。结果显示:该方法可靠有效,适用于模拟养殖水舱晃荡时自由液面翻卷、破碎现象;对于轻微液舱晃荡现象,相比于边界粒子运动法,边界粒子固定不动法具有更高的计算精度;对于剧烈液舱晃荡现象,边界粒子运动法和边界粒子固定不动法则均能有效的数值模拟。本研究成果对于养殖工船养殖水舱晃荡现象数值模拟提供参考。

催化剂对船用柴油机SCR脱硝反应效率影响的数值研究

文章运用商用软件Star CCM+对某船用柴油机不同工况下尾气脱硝反应进行了数值模拟,并研究了催化剂厚度、层数对SCR脱硝反应效率的影响。将各工况下NO转化效率的计算值和试验值进行对比,验证了方法的有效性;进而研究了催化剂厚度和层数对NO转化效率的影响。结果表明,NO转化效率随催化剂厚度的增大而增大,但过大的催化剂厚度会对反应釜流场产生较大阻滞作用,合理布置催化剂层数有助于提高NO转化效率。

边界元法几乎奇异积分计算方法及其在螺旋桨性能预报中的应用

边界元法在奇点接近区域进行影响系数计算时,高斯积分法存在几乎奇异积分,易产生误差,影响数值模拟精度.针对这一问题,采用一种四边形单元上的积分转换为4个三角形分别积分再求和的方法,解析地求得影响系数积分,实现了几乎奇异积分的精确计算.将该方法应用于螺旋桨水动力性能预报,计算了螺旋桨敞水性能和定常、非定常工况桨叶剖面压力分布,并与试验值及其他计算结果进行了比较,取得了较高的计算精度.数值算例表明文中所选用的方法是精确可靠的,对边界元法模拟三维绕流场几乎奇异积分的处理有参考价值.

现代造船工程课程教学改革探讨

从现代造船工程课程特点出发,分析了课程教学现状。针对教学过程中存在的不足,分别从教学大纲、教学内容、教学方法、考核机制、师资队伍建设等方面提出了课程教学改革建议,为提升课程的实用性、提高学生课程学习的积极性、保证课程教学质量和效果提供思路。

基于蚁群算法一坞多船生产计划组合优化研究

针对一坞多船生产计划组合优化问题,本文基于蚁群算法提出了以缩短船坞周期为主要目标函数、提前拉线照光及减少总组平台工位需求为次要目标函数的多目标优化方法。首先通过算例对比验证了蚁群算法的有效性,进而对某造船企业一坞多船状态下总组/搭载计划进行了组合优化研究,取得了良好的优化效果。

SPS在SPH模拟黏性流动问题中的应用

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.

三维带挡板箱体液体晃荡数值模拟

运用边界元法(BEM)对三维带挡板箱体液体晃荡现象进行了数值模拟.通过与解析解及实验值比较验证了方法的有效性,对带水平、竖直挡板箱体内的液体晃荡现象进行了预报,并分析了挡板的位置、尺寸对晃荡的影响.带水平挡板箱体内波位移瞬时幅值随挡板与静水面距离的增大、挡板长度的减小而增大;带竖直挡板箱体内波位移瞬时幅值随挡板高度增加而减小.对于水平激励下的液体晃荡现象,竖直挡板是降低晃荡幅度更加有效的方式;对于横摇激励下的液体晃荡现象,水平挡板是降低晃荡幅度更加有效的方式.

基于拟流体模型的碎冰与直立圆柱结构碰撞作用的SPH模拟

碎冰作为一种主要海冰形式,会不可避免地发生与海洋结构物的碰撞,影响结构物的安全性。论文将冰-水界面视为两相流,基于拟流体模型构建SPH冰-水两相流模型,通过模拟计及自由液面影响的冰、水混合物中的三维圆柱绕流,对小尺度碎冰和海水混合环境下直立圆柱结构的冰载荷特性进行研究。在此基础上分析冰块尺度、厚度、密集度以及结构尺寸等参数对冰载荷的影响。研究发现:冰载荷具有强烈的随机性,其对直立结构的作用远大于水的作用;冰载荷随结构尺寸的增加而线性增大,随碎冰厚度的增加呈二次曲线递增关系;对于稀疏流冰,冰载荷随碎冰密集度的增加而增大。