预压缩气垫包装系统静力及动力学特性研究

目的以柱形气垫包装系统为研究对象,建立静力及动力学模型,对静态压缩、自由振动和基础激励受迫振动特性进行研究。方法建立气柱压缩力数学模型,并通过试验、仿真验证模型,通过建立预压缩柱形气垫包装系统力学模型,研究静力及动力学特性。结果预压缩量和充气压力越大,包装系统固有频率越高。在包装对象宽度定值约束下,选取多个小直径气柱,固有频率更高,且薄膜应力更小。在基础激励下,包装系统固有频率处存在共振峰值,对高频域气垫表现出了较好的减振特性。结论所建立的静力压缩模型与试验、仿真结果较吻合,所建立的动力学模型合理,结果准确。

基于TFN-AHP和云模型的母舰对气垫船保障能力评价

母舰对气垫船的保障能力是气垫船任务执行能力的重要组成部分,对母舰的保障能力进行综合评价是提升气垫船与母舰保障适配能力的重要环节。母舰对气垫船的保障活动具有高度的随机性、复杂性和动态性,导致其保障能力的评价也存在不确定性和模糊性。为此,基于三角模糊数(triangular fuzzy number,TFN)-层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)与云模型提出了一种新的母舰对气垫船保障能力评价方法,并对某型母舰对气垫船的保障能力进行了评价。该方法通过特定的结构算法完成定性概念与定量表示的相互结合,降低了保障能力评价中权重计算的主观性和随机性,为母舰对气垫船保障能力评价提供了借鉴。

腰部可调节充气垫的设计与应用

剖宫产时,蛛网膜下腔阻滞到胎儿娩出需要一定时间,而麻醉后产妇腰腹部肌肉松弛失去对妊娠巨大子宫的支撑,子宫压迫下腔静脉,导致回心血量减少和低血压,引起产妇仰卧位综合征。现有干预措施包括人工或使用托架托举产妇腰部,改善子宫对下腔静脉的压迫,同时可合并应用升压药、快速输液等,其中托举产妇腰部对改善仰卧位综合征效果显著[1]。人工托举占用人力,难以持久且影响手术操作,而使用托架时需人工搬动产妇身体,多次操作费时、费力,且托架材质较硬,舒适度不佳,对皮肤有潜在的压力性损伤。笔者设计了一种腰部可调节充气垫,临床应用效果良好,现报道如下。

气垫带式输送机供气方式改进

气垫带式输送机因为将传统滚动摩擦替换为空气摩擦,所以总功率应该小于普通带式输送机,然而实际中功率消耗并不小。存在原因有供风方式不合适,造成很大的能量损耗,甚至出现空载飘带现象。通过改变供风方式,可以合理控制风压和风量,使输送带能够平稳支撑并运行。在保证气室大小及形状及总流量不变,只改变入口数量的情况下,通过ANSYS分析不同供气情况下气膜的压力分布情况,结果显示分流后气膜压力显著增大。

可调节俯卧位通气支架式头部气垫在重度ARDS患者中的应用

目的设计研制一种符合急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者俯卧位通气要求的支架式头部气垫,并于临床验证其应用效果。方法自行研制可调节俯卧位通气支架式头部气垫(简称头部气垫,专利号为ZL 201720526984.6)。以重症医学科收治的行俯卧位通气治疗的32例重症ARDS患者为研究对象。其中2017—2018年收治的14例患者为对照组,采用传统软枕安置进行俯卧位通气;2019—2020年收治的18例患者为观察组,采用头部气垫安置进行俯卧位通气。观察2组俯卧位通气相关并发症发生率、体位安置时间和俯卧位通气持续时间。结果2组人工气道非计划性拔管发生率比较差异无统计学意义(P>0.05);观察组人工气道非计划性阻塞、面部压力性损伤发生率低于对照组(P<0.05),体位安置时间短于对照组(P<0.05),俯卧位通气持续时间长于对照组(P<0.05)。结论采用自行研制的头部气垫,可以缩短患者体位安置时间,延长俯卧位通气持续时间,降低俯卧位相关并发症的发生率,适合ARDS患者俯卧位通气时使用。

空投气垫船航行阻力和螺旋桨动力的数值模拟及匹配研究

全垫升气垫船动力和阻力的计算和匹配问题的研究是其设计前期阶段的关键。基于STAR-CCM+流体计算平台和滑移网格模型分别对空投气垫船水面航行过程和螺旋桨气动特性进行了数值模拟,得到不同航速下的航行阻力和螺旋桨推力数据,综合分析研究了两者的匹配性问题。研究结果表明:兴波阻力随航速变化趋势和阻力峰出现位置均与相关文献和试验数据吻合,验证螺旋桨的推力计算结果与试验误差在6%以内,验证了CFD方法对气垫船航行阻力及螺旋桨动力模拟计算的可行性与有效性;将2款待选用的四叶和三叶螺旋桨气动性能与航行阻力匹配分析后,在发动机极限性能转速下,三叶螺旋桨能达到更高的最大航速,以20节速率巡航时,三叶效率更高,同时质量轻15%,综合说明三叶螺旋桨性能更佳。研究结果为该型气垫船的设计和选型提供重要的理论依据与数据支撑。

重心布置及漂角对空投气垫艇纵稳性影响分析

为了分析空投气垫艇在不同重心位置和漂角下的纵摇运动响应,利用STAR-CCM+平台的重叠网格技术对气垫艇在规则波中的水动力性能进行数值模拟。研究表明,重心和漂角的变化对空投气垫艇阻力性能和航行稳定性的影响十分敏感,试验中通过改变压块来调整气垫艇重心位置,在低速段即0.4<F_(r)<0.8时,重心纵向位置前移与垂向位置上移将会导致阻力增加,而当其在高速段即F_(r)>0.8时,重心纵向位置前移和垂向位置下移将导致阻力减少,为了满足高速船舶性能,因此重心位置布置时宜适当前移。在0°<β<30°范围内,漂角越小,气垫艇受到波浪的激励作用愈加明显,纵摇运动响应幅值越大。优化重心布置方案漂角等组合形式能够有效提升气垫艇的航行稳定性,综合分析可知该型气垫艇在重心位置靠近艏部且以一定小角度漂角高速航行时,纵向稳定性越高且兴波阻力性能最佳。

不同气囊压力气垫船空投入水研究

为保证气垫船在特殊情况的应用,对气垫船空投入水进行研究。应用Abaqus有限元分析软件对气垫船气囊建立空气弹簧模型,对气囊不同气压时气垫船入水过程的运动特性和姿态变化进行仿真分析。结果表明:气囊的运动因空气弹簧存在的原因较底板更为剧烈;气囊气压在0.2~0.3 MPa间的运动特性几乎一致,小于0.2 MPa时气囊的弹性势能较小,速度衰减较慢,入水后吃水更深;气囊气压在0.15~0.3 MPa内,气垫船入水的姿态由前倾变为后倾,气压为0.2 MPa时,气垫船入水全程的姿态变化不大。总的来说,气垫船气囊压力为0.2 MPa时入水运动特性较好,姿态始末变化不大。

气垫船在内压作用下的水下辐射声功率分析

[目的]旨在研究气垫内压对气垫船水下辐射噪声的影响规律。[方法]以某气垫船为研究对象,首先,根据Newton–Raphson迭代法模拟气垫内压下围裙的成形过程;然后,基于声-固耦合有限元法建立气垫船围裙-气垫-周围水域的耦合模型,并采用模态试验对数值模型予以修正;最后,分析围裙所受压力和气垫压陷深度对气垫船水下辐射声功率的影响。[结果]研究表明:水下辐射噪声与气垫内压呈正相关,气垫内压每增加1 000 Pa,其水下辐射的总声功率级增加约0.97 dB;增大气垫船围裙刚度可有效降低气垫船低频段水下辐射声功率,增大气垫压陷深度则会增大较高频段的声功率级峰值,且使峰值位置向低频偏移。[结论]研究揭示了气垫内压对气垫船水下辐射声功率的影响规律,对气垫船水下辐射噪声的评估与数值预报具有重要指导意义。

多孔挡板参数对气垫船内部流场的影响研究

气垫船具有囊孔尺寸较小、数量较多和围裙厚度较薄的特点。为解决囊孔和围裙对仿真计算效率和结果的不利影响,研究多孔挡板在气垫船内部流场仿真计算中的应用方法,得到部分多孔挡板参数对气垫船内部流场的影响规律。结果表明,采用多孔挡板模型计算的垫压最大误差为6.0%,囊压最大误差为3.7%,证明多孔挡板模型能够较好的模拟囊孔区域。经过对比4种多孔挡板区域面积和4种多孔挡板区域个数仿真结果得到,在一定范围内,多孔挡板区域面积的越小,囊压越大,垫压越小;而多孔挡板区域个数越多,囊压越小,垫压基本不变。

粮油输送中气垫输送机的应用与优化研究

宏观看,气垫输送机在粮油运输过程中颇受垂青,原因在于其独具节能、低噪、耐磨特性。然,多角度考量后会发现,其功效未能达到我们的预期。是以此为焦点,展开一番探讨,针对现状,给出优化措施一系列。研讨的上游下达,改观磨损部件材质,提升输送机构造,增强操作职员技能,诸此种种,皆是提升气垫输送机效率、节约维护开支的实战之策。同时,优化后的气垫输送机在粮油输送中的应用效果也得到了显著的提升。此外,还发现通过气垫输送机技术的进一步研究和改进,有可能为我国粮油输送领域的现代化建设提供有力的技术支持。本研究结果对于推动气垫输送机技术的发展和应用具有重要的理论和实际意义。

盐穴能源储库氮气阻溶造腔气垫控制理论研究

盐穴具有良好的稳定性和密闭性,是储存天然气、石油、氢气等的理想场所。传统水溶造腔采用的油垫阻溶存在阻溶效果差、卤水油污重等问题,无法满足绿色矿山建设要求。气垫作为一种替代品备受关注,但因其起步较晚、控制难度大,加之我国复杂的盐层地质条件,阻碍着其推广应用。为此,首先分析了不同造腔阶段气垫控制特点,然后在对气-液界面处压力平衡分析的基础上提出了不同阶段气垫厚度预测及注气量计算方法,结合某井建槽期实例给出了建议气垫厚度及其波动范围,探明了气垫厚度和注气量随造腔推进的变化规律,最后探讨了气垫阻溶应用相关的关键问题。研究结果表明:建槽期及收顶期以气垫厚度控制为主,建腔期及腔体修复阶段则以气-液界面位置控制为主。建议建槽期平均气垫厚度不低于0.3 m,建槽期初期气垫厚度波动迅速,应设置较大的气垫厚度并及时补注氮气,随后气垫厚度波动趋于稳定,补气时间间隔可逐渐拉长。随造腔时间增加,单次补气量越来越大,累计补气量整体呈线性增长。造腔过程中井口气压及气-液界面处气垫压力先增加后线性减小,应实时监测井口气压变化。气垫阻溶与油垫阻溶成本相近但环境效益显著,可重复利用排出氮气及井口注气设施以节约成本。现场应加强气-液界面位置监测,可采取光纤监测和中子测井相结合的方式实时准确监测界面位置信息。

极地气垫破冰船发动机余热利用数值研究

为了有效利用极地气垫破冰船的发动机余热,需要研究相应的数值模拟方法。本文基于计算流体力学方法及混合物多相流模型,对包括舱室和垫升风机在内的内外部流场,进行与热交换相关的流场和温度场数值模拟。结果表明,加热对于改善垫升风机的推进效率有利,可使舱室平均温度上升41.13℃,垫升风机内平均温度上升34.16℃,对于极地气垫破冰船舱室及垫升风机内平均气温的提升有显著效果。混合物多相流模型用于数值求解此类热交换问题的有效性得到了验证。

破碎带泥水盾构气垫舱爆舱工程处置研究

为探究泥水盾构穿越海底破碎带时易发生的气垫舱爆舱工程处置方法,以青岛地铁8号线大青区间东侧海域段工程为研究背景,从地质因素和掘进参数两方面对爆舱事故进行了分析,并提出了具体的处理措施。研究结果表明,泥水盾构在海底破碎带段应避免欠压推进,气垫舱压力应设置在4.0bar以上且保持稳定,可有效避免爆舱事故发生,气垫舱爆舱事故发生后,第一时间将泥水盾构推进穿越富水构造面,直到掌子面到达相对稳定区域,使坍塌区域处于盾体之上,后采取主机段小循环环流等来疏通进、排浆管路堵塞等方法可有效处置爆舱问题,使泥水盾构恢复正常掘进,研究结果可为后续同类爆舱事故处置提供有效实际参考与借鉴。

武装直升机掩护气垫登陆艇突击上陆方法研究

针对气垫登陆艇突击上陆过程中可能面临的威胁,提出了武装直升机对气垫登陆艇的区域掩护和伴随掩护法。在区域掩护中,建立了掩护区范围计算模型,给出了武装直升机区域掩护方法;在伴随掩护中,建立了敌导弹艇对气垫登陆艇的威胁角确定模型。基于该模型,结合武装直升机的装备性能,给出了武装直升机对气垫登陆艇掩护的前出距离优化模型。结合仿真计算,给出了武装直升机对气垫登陆艇的配置和掩护方法,为气垫登陆艇突击上陆过程合理运用武装直升机掩护提供了理论指导。

雅博APEX防褥疮气垫床故障维修五例

雅博APEX防褥疮气垫床由床体部分和气泵部分组成。床体部分由多个条状气囊横向排列构成,相邻气囊互不联通,每间隔一个气囊的气囊互相连通并共用1个气体通道。气泵部分通过电磁铁磁极变化,带动橡震器的橡皮碗往复运动进行鼓气,通过电动马达控制气道每间隔数分钟切换1次(闭合1个气道,打开另1个),从而实现气囊交替充气,支撑患者身体,使患者不同部位皮肤交替受力,预防褥疮形成。随着使用时间的延长,防褥疮气垫床的故障率随之升高,其维修维护工作显得愈发重要。本研究对日常工作遇到的5例故障的维修过程进行总结,以期为同行提供参考。

气垫调压室联合单向塔的停泵水锤防护研究

针对某长距离、大流量、高扬程泵站加压供水工程,对事故停泵进行模拟。结合工程地形特征,提出采用气垫调压室和单向塔联合防护的方法,并结合管道压力控制要求,对泵后阀门关闭规律及调压室阻抗孔径进行敏感性分析。结果表明,气垫调压室可有效防护停泵水锤及泵后阀快速关闭产生的关阀水锤,单向塔解决了气垫调压室持续补水导致的局部高点低压问题,保护了高点管段安全。联合防护方案可显著减小气垫调压室体积,节约工程成本。另外,泵后阀关闭规律及气垫调压室阻抗孔面积对管道的水锤压力影响较大,关阀过快或阻抗孔口面积过大会导致管道正压超标;关阀过慢或阻抗孔口面积过小会导致管道出现较大负压,具体工程需结合过渡过程模拟进行优化,对于本工程,经过模拟优化,阻抗孔口直径取0.8 m,泵后阀采用5 s直线关闭,结果可满足调保计算要求。

规则波中局部气垫双体船气封阻力特性分析

为了研究局部气垫双体船艏艉柔性气封在波浪中的阻力特性,本文采用计算流体力学,基于流固耦合方法,对局部气垫双体船的艏艉气封进行柔性处理,研究不同波长下艏艉气封阻力以及船体阻力随波浪的变化情况,并与刚性气封形式的阻力计算结果进行对比。结果表明:局部气垫双体船在波浪中航行时,各阻力成分中船体阻力所占的比重最大,与气封的属性关联性不强,总阻力随不同波长的变化情况与船体阻力相一致;相比于刚性气封形式,柔性艏气封阻力所占总阻力的比值更低,基本在10%以下;在该计算案例中,无论是刚性气封还是柔性气封,艏气封阻力均低于艉气封。

波浪作用下局部气垫双体船柔性气封变形分析

为了研究局部气垫双体船柔性气封在波浪中的变形特性,本文基于流固耦合方法,采用计算流体力学对局部气垫双体船的艏艉气封形式进行了相应处理。在此基础上,分别研究了航速为3.6和5.0 m/s时,波长为5和7 m时艏艉气封在波浪中的变形和受力特性。结果表明:基于流固耦合方法对柔性气封进行处理时,需要通过各个裙指的非粘连来解决大变形带来的网格畸变;在给定杨氏模量为10 MPa下,艏艉柔性气封的变形是微幅的且近似呈现线性规律,变形的均值范围最大不超过0.5 mm;艉气封所受到的压力值均大于艏气封处的压力值,但总的压力值不大于19.0 kPa,这种规律在高速3.6 m/s时更为明显,也与艏艉气封的变形特性相吻合。

多操纵面气垫船的极区运动特性与控制方法研究

为了研究极区气垫船在敷雪冰层上运动特性和多操纵面协调控制方法,本文建立了一种极区气垫船的冰面运动学模型,分析了极区运动特点和操纵难点,提出了一种多操纵面气垫船的极区运动控制体系结构,可实现空气桨、空气舵和矢量喷管等6个操纵面的协调分配控制。仿真结果表明:极区气垫船在侧风条件下操纵极易发生侧滑和甩尾,本方法可有效解决气垫船极区操纵过程中的航向稳定控制问题,并利用矢量喷管较好地抑制了危险的侧滑运动,分析得到了极区操纵的抗侧风能力曲线,为气垫船在极区的运动控制技术和安全控制策略的研究提供了一种有效与可行解决方法。