基于多载荷联合作用的LNG船泵塔结构建模与强度分析

对液化天然气(LNG)船泵塔结构进行建模和强度分析,提升LNG船结构的安全性。构建由弹簧单元组连接泵塔主体结构与底部基座区域的“船体-泵塔”组合模型,分析液舱内液体晃荡时历运动、液体惯性力、超低温载荷的特征及计算和加载方式,提出多载荷联合作用下的LNG船泵塔结构强度分析方法。以一艘LNG实船为例,采用该方法计算得到泵塔结构的变形和应力,在此基础上分析弹簧单元数量、刚性系数和材料初始参考温度等关键参数对计算结果的敏感性。研究结果表明:提出的多载荷联合作用下的泵塔结构建模与强度分析方法符合《钢质海船入级规范》关于LNG船章节的细化实施方案和实船应用要求,采用该方法所得结果可供LNG船泵塔结构设计和校核参考。

基于人工神经网络的极地船舶冰阻力预报方法

极地船舶冰区航行时,冰阻力的准确预报在保障船舶航行安全方面起着重要作用.近年来,机器学习在船舶方面的应用越来越广泛,其中,人工神经网络(ANN)是机器学习领域中一种常用的方法.本文的重点是设计一个用于预报极地船舶冰阻力的ANN模型.参考传统的经验和半经验公式,选择合适的输入特征参数,通过大量的船舶模型试验数据来训练神经网络,搭建径向基(RBF)神经网络模型,并选用遗传算法(GA)进行模型优化.研究表明,基于7个特征参数输入的遗传算法优化径向基(RBF-GA)神经网络模型具有良好的泛化效果,与模型试验和实船试验数据对比,平均误差在8%左右,具有较高的精度,可作为冰阻力预报工具.

基于SSR标记的紫花风铃木群体遗传多样性分析

为揭示紫花风铃木(Handroanthus impetiginosus)的群体遗传变异特征,对广东省6市12个群体72份种质材料进行遗传多样性和群体遗传结构分析。结果表明,9对引物共扩增出123个等位基因位点,引物的平均多态信息量为0.754,具有较高的多态性。12个群体均具有较高的遗传多样性,群体间平均有效等位基因数为3.272个,平均Shannon指数为1.159。AMOVA分析表明群体间遗传分化程度相对较低,群体内遗传分化程度较高。群体的总体遗传分化系数为0.077,处于中等程度。基于Structure分析、主坐标分析和NJ聚类分析均可将12个群体分为2大类群,分组结果具有一定相似性,表明供试紫花风铃木群体遗传结构较为简单。这为紫花风铃木优良种质资源的利用、遗传变异和科学育种提供了理论参考。

基于改进LSTM的船体监测数据异常处理方法

为了解决船体监测数据异常识别模型适应性差、异常修复过程低效且准确率不高等问题,提出一种基于改进长短期记忆网络(LSTM)对异常数据进行识别和修复,并采用BiLSTM-AEE对应变和加速度数据进行试验验证。结果表明,该方法在识别精度和修复效果方面都有明显优势,其中异常识别精度平均值达到91.8%,异常修复平均误差不超过4%,能有效对船体监测数据进行异常的识别与修复。相比其他异常数据处理方法,该方法能够根据监测数据变化对异常进行同步识别,修复过程更加高效。

基于航行状态的多元避碰周界研究

为实现船舶智能航行,建立基于船舶航行状态的多元避碰周界.通过识别船舶航行风险,分析避碰双方的主尺度、航速、航向等多元因素对航行安全的影响机制,提出危险周界和预警周界的解析表达方法,构建面向海上安全航行的多元避碰周界.通过实例分别模拟了多航行状态的船舶和复杂海上障碍物的数字化安全界限,初步验证了多元避碰周界的可行性,可作为船舶避碰决策、船舶智能航行的理论参考.

不同斜坡板开孔方案对结构强度的影响研究

为解决可供车辆通行的挡浪斜坡板消波孔开孔处结构强度较低的问题,采用非线性有限元方法对车辆通过斜坡板的过程进行动态模拟,并在保证消波性能的基础上提出4种消波孔开孔方案进行强度分析对比.研究表明:车辆行驶在开孔的斜坡板时比未开孔的斜坡板危险性增加了20%,如果车轮直接行驶在开孔处危险性提升2~3倍;方案1和方案4相对而言较为安全,不同的开孔方式具有各自的优缺点,为斜坡板开孔设计提供了有益参考.

极地船液舱温度场分析与冻结过程模拟

为分析极地低气温环境及压载水容量等因素对极地船舶压载舱内结冰变化过程的影响,该文通过分析极地船舶压载舱的热传递方式,采用计算流体力学软件FLUENT中的VOF模型模拟气液两相,建立极地船舶压载舱结冰数值模型,设置不同气温环境和压载水容量模拟组,观察计算域中的冰场的变化情况,分析多因素条件对压载舱结冰过程的影响。文中发现:冰块沿着舱壁生长,形成均匀的冰层,随后横向、垂向生长,形成完全覆盖水面的冰层,并最终沿着另一侧舱壁向下生长,整体形成拱形的形状;在相同压载水容量的条件下,外环境温度越低,结冰速率越快,结冰程度越高;在不同压载水容量条件下,自由液面越低,舱室内热空气作用效果越好,结冰速率越慢。由此得出结论 :通过对低气温条件下极地船舶压载舱结冰过程的数值模拟研究,揭示了压载舱在低温环境下的结冰规律,可作为极地船舶压载舱除冰防寒措施的重要参考。

低气温条件下极地船舶舷侧压载舱温度场数值模拟研究

[目的]旨在分析极地低气温环境温度及压载水容量对极地船舶压载舱温度场分布的影响。[方法]采用流体体积法(VOF)模型模拟气-液两相,标准k-ε湍流模型模拟流体运动,建立极地船舶压载舱热传递的数值分析模型,分析低气温条件下压载舱温度场的动态变化过程,揭示多环境温度和多装载高度对压载舱温度场的影响机制。[结果]随着热传递的持续发生,舷侧压载舱水线以上区域的温度快速下降,降温区分别沿横向向舱内延伸和沿舱壁向下延伸;当压载水较多时,由于水的热容大,舱室温度场相对稳定,但空气热容低、温度场变化大,易出现气旋并进一步影响计算域的温度场分布;在相同压载水容量条件下,外界环境温度越低,内外温差越大,热交换越剧烈,压载舱温度变化越迅速。[结论]采用VOF两相流模型和标准k-ε湍流模型可以较好地揭示极地低气温环境下压载舱温度场的时空演化特征,分析内、外部热边界条件变化对压载舱温度场变化的影响,可为极地船舶压载舱防寒/防冻结提供必要的技术参考。

基于YOLACT的冰体环向裂纹尺寸识别方法

[目的]在使用环向裂纹法计算冰载荷时,裂纹的尺寸都是采用经验公式的方法进行估算,在选择经验参数时往往存在很多不确定性,为此提出一种基于YOLACT的环向裂纹参数计算方法,以准确获取海冰裂纹尺寸。[方法]通过YOLACT网络识别随船拍摄图像中的冰块,然后对检测到的掩膜进行边缘检测,得到冰块裂纹形状,对裂纹进行圆弧拟合获取破冰半径和破冰角。[结果]计算结果表明,半径的识别准确率达96.12%,破冰角的识别准确率达96.58%。[结论]该方法可在基于环向裂纹法计算冰载荷时,为环向裂纹法提供裂纹尺寸的精确输入,有助于极地船舶和寒冷地区海洋结构物的初始设计。

基于印刷播种的杂交水稻机插秧制种技术

机插秧是杂交水稻全程机械化制种的关键环节,秧苗素质的好坏决定着杂交水稻制种的成败。经过多年对精准印刷播种育秧和父母本机插秧的试验研究,发现采用印刷播种技术,可大幅延长秧龄、提高秧苗素质。本文详细介绍了印刷播种育秧技术流程及注意事项,并提出了配套制种技术,为杂交水稻全程机械化制种关键技术的集成与应用奠定了基础。

极地救生艇/筏及其降放装置的性能标准及试验方法研究

极地航行存在附加风险,船舶应急操作能力尤为重要,极地救生设备应能适用于海冰、低温及其他极地环境条件,超出了常规船舶救生设备性能标准和试验方法的要求。在现有《国际救生设备规则》(LSA)的基础上,根据《国际极地水域航行船舶规则》(极地规则)要求,分析极地环境对救生艇及其降放装置和气胀式救生筏的不利影响,提出适应极地环境的技术和管理措施,并通过试验方法验证措施的有效性。在此基础上,归纳救生艇和气胀式救生筏及艇筏降放设备性能标准及试验方法,为参与LSA规则修订、指导极地救生设备研发提供技术参考。

橡子坚果剥壳机的设计研究

野生橡子作为橡子粉丝的淀粉原料,为提高淀粉色度,提取淀粉前需要进行剥壳处理,并去包衣。为解决当前市面剥壳机破壳后只剥壳难去包衣的难题,基于野生橡子坚果的物理特性,设计破口前处理、螺旋推进撞击脱壳、摩擦去包衣后处理的三步法创新工艺程序,完成橡子剥壳机的设计。完成样机的结构和主机电控系统的设计,该剥壳机主要包括前置破口刀具、后置去包衣螺旋推进器等机械零部件。该机实际生产表明:坚果剥壳生产率可达到250~350kg/h,剥净率≥96%,破损率≤5%,可一次完成剥壳及去包衣,作业性能良好。

气垫船垫升风机的振动分析及减振试验

通过分析某气垫船左舷垫升风机的设计特点,选择关键位置开展振动响应频谱测量,分析不同测点位置、不同转速条件下测点的振动响应。采用有限元方法分析单舷垫升风机的固有频率和振型,研究影响垫升风机振动的主要因素。在此基础上,提出降低垫升风机振动的措施,并基于试验评估实际降振效果,其可作为气垫船垫升风机设计的技术参考。

冰载荷作用下船体结构强度有限元分析方法

针对船舶在冰区航行过程中船体承受冰载荷的直接撞击作用,存在结构损坏风险的情形,旨在研究建立冰载荷作用下船体结构强度有限元分析的技术实施方法.分析船—冰相互作用特点,研究结构分析时冰载荷的理想化及施加方法,基于冰区船舶结构特点提出极地船舶有限元建模方法,考虑线性和非线性分析方法的差异研究结构强度校核准则,在此基础上,构建线性和非线性有限元分析方法在极地船结构强度分析过程中的实施方法和技术途径.通过实船结构船首和船中结构强度分析的计算验证,该方法具有较好的可操作性,可为极地船舶的结构强度分析提供参考.

液化天然气船晃荡与冰区运动的耦合分析

针对中小型独立式液化天然气运输船液舱内部晃荡与船舶运动相互影响的问题,本文开展了数值模拟耦合分析。依据海冰环向裂纹扩展法,建立船体-海冰相互作用数值模拟,给出了层冰航行时的船舶运动时历。作为液体晃荡激励条件,开展基于有限体积法的三维液舱晃荡模拟分析,得到总体晃荡载荷时历,进而开展冰载荷和晃荡载荷联合作用下的船舶冰区运动特性分析,获得晃荡-冰区运动耦合条件下的液化天然气船运动响应。研究表明:船舶冰区航行过程时航速出现的周期性扰动会激励液舱内发生液体晃荡,该晃荡载荷又进一步影响船舶的运动响应,可作为极地中小型独立液化天然气运输船设计的参考。

低温胁迫对红果风铃木幼苗生理特性的影响

为探究红果风铃木(Handroanthus chrysotrichus)对低温的耐受能力,以1年生红果风铃木幼苗为材料,人工模拟不同低温环境观察幼苗在低温下的受害情况,并测定SOD、MDA等生理指标和叶绿素荧光参数。结果表明:红果风铃木幼苗在遭受6℃及以上低温胁迫时,能够通过提高SOD活性、增加SS、Pro以及叶绿素含量增强植株抗寒力,进而缓解胁迫给植株带来的伤害;红果风铃木幼苗还能够提高NPQ耗散过剩的光能避免光合机构受低温破坏,但随着温度下降至2℃,PSⅡ反应中心的伤害愈发严重,光合作用能力受到显著影响。结合各项指标变化特征,推测红果风铃木幼苗能够有效通过自身调节缓解胁迫带来伤害的最低温度范围为2~5℃,具体临界点还需进一步验证。在遭受6℃及以上低温胁迫时,红果风铃木幼苗主要通过提高SOD活性和积累SS缓解低温给植株带来的损伤;随着温度下降至2℃及以下低温时,主要通过提高SOD活性和积累Pro缓解低温给植株带来的损伤。综合分析认为,红果风铃木幼苗无法抵抗0℃及以下低温产生的冻害,但对0℃以上低温有一定的耐受力,研究结果有利于红果风铃木的抗性品种选育和推广种植,对探索植物抗寒生理机制具有一定意义。

华南地区黄心树的物候规律和景观配置

本文以华南农业大学校内的黄心树为研究材料,在2018年1月至2019年12月期间对其进行物候观测,研究黄心树(Machilus gamblei)物候规律,为黄心树的园林应用提供基础数据。结果表明:(1)记录到的黄心树共有5个物候期,12个生长阶段。(2)华南地区黄心树新叶观赏期最佳的时候一般情况下为每年春季的2-3月,因其展叶期与盛花期在2-3月份有所重叠,叶芽在花枝之间萌发,随着嫩红的新叶,花枝也随之开满白色花朵;(3)黄心树春季新叶观赏期的维持时间为10~20 d,不同植株的新叶从萌发到逐渐成熟的过程中颜色存在细微的差别。(4)结合物候期观测,园林配置种植黄心树时需要合理搭配其他春色叶植物,配置模式如主林层黄心树+次林层盐肤木+灌木层南天竹、主林层短序润楠+次林层黄心树+灌木层红叶石楠或主林层黄心树+次林层小叶女贞+灌木层方枝蒲桃等。

船舶护舷结构抗碰撞动态模拟

[目的]旨在研究船舶靠泊时“船体-护舷-码头”的动态耦合作用。[方法]采用非线性有限元方法,建立舷侧与护舷结构有限元模型,模拟船舶靠泊过程中速度、应力、能量的动态演化过程。[结果]结果表明:护舷与码头接触最紧密时,船舶速度降为零,护舷结构动态变形和相互作用力最大;船舶靠泊时,护舷呈现出较强的吸能能力,约占船舶初始总动能的70%,船体结构得到很好的保护。[结论]进一步分析表明:随着初始靠泊速度的提高,护舷效能呈降低趋势;所研究目标船的极限靠泊速度为2.5 kn,推荐安全靠泊速度为2.0 kn,研究结果可为船舶靠泊速度限制和船体结构吸能设计提供参考。

冰水池结冰过程的数值模拟分析

[目的]为研究冰水池结冰的特征和影响因素,对冰池水结冰过程开展数值模拟分析。[方法]采用计算流体力学软件FLUENT中的流体体积法(VoF)两相流模型,建立冰水池数值模型,设定热力学边界条件,观察计算域内温度场和冰场的动态变化过程,分析冷气进口设置方案对结冰过程的影响。[结果]研究结果表明,随着冷气进口数量增加,冰水池结冰速率更快,更容易形成均匀的层冰。[结论]结冰过程数值模拟结果揭示了冷气进口数量与结冰之间的关系,可为冰水池控制结冰提供参考。

62份紫花风铃木的表型多样性分析

【目的】紫花风铃木(Handroanthus impetiginosus)是我国南方广泛应用的一种园林观赏乔木,其表型性状存在较大的个体差异。通过对紫花风铃木表型多样性进行分析,了解其表型性状差异,可为紫花风铃木优质种质资源发掘和科学育种提供重要理论基础。【方法】以广东省内6个城市12个群体62份紫花风铃木样本为材料,选取20个表型形状对样本进行变异度、Shannon多样性指数、相关性及主成分分析,并基于表型性状进行聚类分析。【结果】紫花风铃木20个表型性状的变异系数为13.53%~59.13%,Shannon指数为0.79~4.08,表型性状变异性和多样性较高,具有丰富的表型性状多样性。相关性分析显示,叶性状相关的数量指标之间相互关联。主成分分析显示,从20个表型性状中提取6个主成分,其中叶宽、叶面积、小叶柄长、叶长、叶柄长等叶性状指标和胸径、枝下高等枝条与树干指标贡献较大。采用Hierarchical法进行表型性状聚类分析可将62份紫花风铃木材料划分为4大类群。【结论】紫花风铃木具有较为丰富的表型变异性和多样性,其中与枝条和树干有关的指标变异系数最高,而叶性状相关指标的多样性较高。主成分分析显示贡献较大的为叶表型性状指标和枝条与树干指标。通过聚类分析可知第II类群中包含的个体花量较大,花色较深;而第I类群中存在开白花的个体,花色比较独特,均具有较好的观赏效果,可从中进一步筛选和繁殖优良品种。