大型潜水电机混合偏心时转子副临界振动的研究

大型潜水电机转子在运行过程中,由于不平衡电磁拉力和特殊环境的影响,气隙激振力频率接近转子固有频率,且转子副临界转速临近额定转速,引发转子副临界振动,危及电机安全运行,甚至引发工程事故。本文引用工程电磁场理论,建立了混合偏心转子的计算模型,推导出大型潜水电机定转子间气隙电磁力,并在此基础上,结合傅里叶谐波分解理论,得出电磁激振力频率与转子固有频率的关系。最后采用解析—有限元的混合方法,分别建立三维定转子应力模型,得出定转子形变。建立二维有限元电磁场分析模型,探讨转子副临界转速与额定转速、偏心度、潜水深度、时间的关系。研究结果为电机的更可靠投入运行提供一定理论基础,且为大型潜水电机的故障诊断提供了一定的参考依据。

有限潜深状态下圆柱壳固有振动特性分析

基于波传播法和虚源法,建立有限潜深状态下圆柱壳-声场耦合数学模型,并考虑了自由液面和流体静压的影响。采用数值方法求解耦合系统特征方程,得到了有限潜深状态下圆柱壳的模态频率。数值分析表明:较无限域中圆柱壳模态频率特性而言,自由液面的存在致使结构模态频率相应增大,而流体静压则使得结构模态频率相应减小;当潜深较小时,自由液面的影响相对较显著,而当潜深较大时,流体静压的影响相对较显著;流体静压对有限潜深状态下圆柱壳各阶模态频率特性的影响程度不尽相同,从而导致在一定潜深条件下,圆柱壳模态频率阶次出现变化;当潜深较大时,圆柱壳面临失稳。

大深度潜器耐压圆柱壳的多目标优化设计研究

采用快速非劣分层多目标遗传算法(NSGA II)和多属性决策理论,针对大深度潜器环肋圆柱壳在静水压力作用下的多目标离散优化问题进行了研究.以重量及强度应力量为目标函数,求出了Pareto最优解,给出了强度应力量和失稳载荷与重量之间的分布关系.采用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)和信息熵方法,得到基于无偏好信息情况下的最优解排序.结果表明,这种联合方法能够快速寻找到最优解,这些解分布比较均匀、多样性好,能够为决策者提供较多选择,决策的最终结果合理.

水流作用下自升降式张力腿网箱水动力学特性试验研究

自升降式张力腿网箱因其在水流作用下能够下潜到水中,具有在恶劣海况条件下,避免海水表面的风浪冲击,降低网箱系统被破坏风险的优点,具有良好的市场前景。根据田内准则,运用水槽模型试验方法,研究了周长60 m,网高16 m张力腿网箱在水流作用下的缆绳张力、网箱下潜深度、容积损失率与流速的关系。结果显示:张力腿网箱缆绳张力随流速增加而增加,且主要受力集中在迎流面的缆绳上;张力腿网箱可以在水流作用下自动下潜,流速0.8 m/s时,下潜深度可达11.91~17.79 m,从而能够实现网箱抗风浪的目的,另外可根据需要调整浮架浮力使网箱沉降深度达到合理水层区间;在低流速下各配置张力腿网箱容积损失率较小,在流速0.8 m/s时,最大容积损失率32.5%,小于类似配置的重力式圆形网箱。研究结果可为张力腿网箱的设计与应用提供参考。

基于俯冲模型的频域距离走动校正NLCS-SAR成像算法

弹载SAR末制导阶段的高速、俯冲、大斜视等特点使得常规SAR成像算法失效,为此,该文首先建立了精确的俯冲SAR回波信号模型,并根据大斜视下距离徙动主要由距离走动构成这一特点,先行补偿距离走动以使大斜视成像转化为等效小斜视或正侧视成像,简化后期成像处理,而后再利用方位向非线性变标方法解决补偿距离走动带来的多普勒调频率随方位时间空变问题,使得同一距离门的方位压缩可在相同参数下进行,从而有效增大方位向的聚焦深度。仿真实验验证了算法的有效性。

潜艇垂直面运动的非线性滑动控制

对潜艇运动模型进行了合理简化，考虑了水平面与垂直面运动参量的耦合影响，通过运动方程估计垂向速度，对ＭＩＭＯ非线性系统直接进行联合操舵滑动控制规律的设计，研究了潜艇航深稳定和潜浮运动两种控制问题．得出的控制算法简单，易于实现．仿真结果表明，控制效果良好．

超大潜深潜器耐压结构参数设计可行区域研究

快速选取潜器耐压结构参数是超大潜深潜器总体结构方案论证的需要。针对采用高强度钢和超高强度钢材料典型带肋圆柱壳结构,在分析超大潜深潜器耐压结构强度标准和强度计算方法的基础上,提出超大潜深潜器耐压结构参数设计可行区域设想和可行区域边界计算方法。通过编程计算,绘制出超大潜深潜器耐压结构参数设计可行区域图谱,为超大潜深潜器总体结构方案论证提供一个有力的设计工具。

基于FEFLOW的地下水环境影响评价研究

运用FEFLOW有限元地下水模拟软件,对某条件下地下水环境进行了评价研究。根据水文地质条件、地质条件,建立了数学模型以及水文地质概念模型,利用FEFLOW数值模拟软件研究了地下水流场、分层的均衡性、潜水埋深、潜水水位,研究得出:在矿井开采与某水源开采的条件下,形成了以某水源地为中心的大范围降落漏斗,从而造成潜水位下降程度相近;矿井抽水造成的潜水位下降和水源地抽水影响相比并不明显;2种方式的开采造成潜水埋深大幅度增加,导致了评价区域内潜水获得的蒸发量和大气降水入渗补给量明显降低,研究为类似工程条件下地下水环境影响评价提供一定的借鉴意义。

全海深潜水器水动力学研究最新进展

随着科学技术的进步,人类开始把目光投向了被称为深渊区的6500米以下的海沟。上海海洋大学深渊科学与技术研究中心(HAST)提出建造一个由3个11000米着陆器、1个11000米复合型无人深潜器和1个11000米载人深潜器组成的全海深的深渊科学技术流动实验室。对于潜水器而言,随着下潜深度的进一步增加,水动力学科将发挥更加关键的作用,如何实现快速、稳定的潜浮运动是全海深无人和载人潜水器开发过程中所需解决的关键问题之一。论文对世界范围内现有的三艘全海深载人潜水器和一艘全海深复合型无人深潜器进行论述,总结全海深潜水器开发中水动力学最新发展趋势,重点探讨潜浮运动和水动力外形优化领域的最新进展。针对HAST正在开发的全海深载人潜水器,提出了水动力学研究和设计方面的初步设想。

钢丝张力深度测量系统设计

根据钢丝张力深度测量要求,采用USB总线与上位机进行数据传输,采用NI的LabWindows/CVI开发平台进行软件设计,设计了钢丝张力深度测量系统。经过多次现场使用,系统测量准确、工作稳定,能可靠地记录实时测量的数据。

集成于海上风电钢管桩基础上的升降式网箱结构波浪场特性研究

对安装在海上风电钢管桩基础上的升降式网箱结构的波浪场特性进行研究,掌握升降式网箱结构内部及结构后方水体的运动特征及速度场变化情况。基于OpenFOAM软件包开发了波、流与孔隙介质结构相互作用的数值计算模型,将网箱结构按等效阻力简化为多孔介质结构,开展升降式网箱结构的波浪场特性研究。研究结果表明:网箱结构对流体具有一定的阻流作用,网箱结构内部速度场得到一定程度的减小,网箱结构背浪侧也有一定的速度衰减区域;对比网箱结构顶部不同潜深条件下的网箱结构内部流场特征,网箱结构顶部潜深在1/4D~1/2D(D为水深)范围内网箱结构内部流场速度最小、流场最为稳定、速度分布均匀,网箱结构向浪侧前方和背浪侧后方流场波动较小。所得结论表明在钢管桩基础上安装升降式网箱结构时需要关注的网箱结构对流场特性的影响,充分考虑网箱结构阻力对流速的作用,掌握极端工况下升降式网箱结构保持优良养殖环境需要下潜的高度范围,以保障升降式网箱的安全。

水下航行器下潜时的深度控制仿真研究

AUV在近水面的运动具有高度非线性、强耦合性以及时变性等特点。为使AUV在近水面低速航行时能够快速稳定下潜到指定深度,首先需要分析AUV近水面受到的海浪干扰,进而得到海浪干扰下AUV近水面的六自由度运动模型,分析其受随机海浪扰动产生的垂荡和横摇运动。提出直接控制和间接控制方法并以此设计AUV的运动姿态控制器,通过对比分析不同控制方法对AUV垂荡运动和横摇运动的影响,从快速性和稳定性判断各种方法的适用范围。

柔性水囊潜堤消波特性的溃坝水槽试验研究

柔性水囊潜堤由橡胶制成,内部充水,具有结构简单、造价低廉等优点,能较好满足人工岛、跨海桥梁、海洋平台等基础设施建设工程对简单便携、拆装方便的临时防波堤的需求。为了探究柔性水囊潜堤的消波特性,在溃坝水槽内开展溃坝波与半圆柱形柔性水囊潜堤相互作用的试验研究,重点探究柔性水囊潜堤与溃坝波相互作用过程中水位变化特性,并与半圆柱刚性潜堤的性能进行比较;同时分析柔性水囊潜堤内部初始水压和浸没深度等参数对其消波性能的影响。结果表明:柔性水囊潜堤能够用作临时防波堤来衰减波浪;与半圆柱刚性潜堤相比,柔性水囊潜堤在降低溃坝波无量纲最大水位、提高消波性能方面更具优势;内部初始水压是影响柔性水囊潜堤消波性能的重要因素,适当降低内部初始水压,有利于增强柔性潜堤的变形程度,进而增加波能耗散,可获得更好的消波效果;而增加浸没深度即潜深,会使得柔性水囊潜堤对溃坝波的影响程度降低,消波效果减弱。

南海浮式生产储油轮90m水深混合气潜水作业实践

从南海海上环境和现有装备资源的实际情况出发,利用拖轮拖带海上浮式生产储油轮至适宜混合气潜水的位置,使用本地混合气潜水人员及装备,在不动用2代动力定位船的情况下,实现了90m水深混合气深潜水作业,取得了显著的经济效益,为节约海上油田开发操作费用开辟了一条新的途径。

全海深环境模拟实验台的研制

海洋最深超过11000 m,环境压力超过110 MPa。全海深环境模拟实验台是全海深仪器设备研制的必需。该研究设计了一种全海深环境模拟实验台,额定压力160 MPa,主要由高压舱、承力框架、预加压系统、超高压增压系统和比例卸压系统等组成,高压舱有效直径800 mm、有效深度1500 mm。根据海洋仪器设备下潜、上升的速度要求,确定了其压力变化梯度,综合考虑水的压缩特性及高压舱的变形情况,设计了増、卸压系统的压力、流量等参数。实验表明,该实验台的额定压力达到指标,增压和卸压速度最高可达6.5 MPa/min,即可模拟全海深范围内以650 m/min速度下潜和上升工况下的环境压力变化。

复杂地表浅层速度建模技术研究及应用

随着中国西部复杂山地油气勘探程度的不断深入,真地表叠前深度偏移技术的重要性不断提升,但该技术的应用效果不理想,除整体速度模型精度不够的固有因素外,近地表速度模型与时间域静校正的关系、层析成像方法和偏移策略也是影响真地表叠前深度偏移应用的关键因素。针对这种情况,分析了目前叠前深度偏移处理中地表圆滑偏移基准面与浅层速度建模存在的问题,提出了适合复杂山地的真地表浅层速度建模技术。首先通过微测井约束回折波分层层析反演建立准确的深度域近地表速度模型,避免时间域静校正对实际地震波场的改造;然后在井控地质导向约束下,通过包含高精度旅行时算法的各向异性多方位层析反演迭代,使得浅层以及中、深层深度偏移速度模型更准确;最后利用TTI逆时偏移实现真地表叠前深度偏移。该技术的核心思想包括微测井约束下的初至回折波层析反演、真地表偏移基准面选取和数据校正的综合应用。实际复杂山地地震资料应用结果表明,该技术有效提高了速度模型精度,提高了断裂及构造成像质量,较好地解决了井震深度误差,为复杂山地油气勘探提供了有效的技术支撑。

水下机器人在三峡水利枢纽导流底孔封堵检修门水下清理工程中的应用

本文结合水下机器人在三峡水利枢纽导流底孔封堵检修门水下清理工程中的应用实例熏介绍了操作型水下机器人系统组成、主要功能、作业流程及其他应用。并通过与水下工程其他潜水作业方法进行了比较论证,着重说明了它的显著优势;同时展望了水下机器人在我国水电行业应用的广阔前景。

潜艇运动激发的表面波

A moving submarine can generate internal waves,as well as extremely small free surface waves,in a fluid with density stratification.In this study,the internal and free surface wave wakes caused by a moving submarine in two layers of constant density fluid were studied numerically using the commercial software STAR-CCM+.The realizable k–εturbulence model was used to solve the Reynolds-averaged Navier–Stokes equation,and the volume of the fluid method was used to monitor the fluctuations of the internal interface and free surface.Different cases of a moving submarine with different cruising speeds and relative diving depths were studied.Results showed that the maximum fluctuation amplitude of the free surface increased as the speed of the submarine increased;however,the maximum fluctuation amplitude of the internal interface first decreased and then increased.When the submarine moved at the maximum cruising speed,the maximum fluctuation amplitude of the free surface decreased as the diving depth increased,while the wavelength of the free surface wave was basically the same.If the submarine moved at the minimum cruising speed,then the wave elevation in the free surface was extremely small,but the internal surface had obviously large-amplitude internal waves,and the relative diving depth had a great influence on internal waves.

高原潜水减压问题研究

由于大气压变小,高原潜水比海平面潜水需要更多的减压过程。因此不能直接使用标准空气减压表的减压方案。目前还没有更权威和专业的机构对各个地域不同的海拔制定专业的高海拔潜水减压表,我们需要研究和探讨如何根据现有的标准空气减压表进行修正计算,以确定高原潜水的减压方案。

基于不同阶段稻田潜水蒸发量的试验分析

潜水蒸发是指在浅层的地下水埋深的情况下,通过地下水补充给土壤水的过程,它是四水转化的重要组成部分,也是地下水消耗的重要途径。文章介绍了影响潜水蒸发的因素,以稻田潜水蒸发为例,结合安径流实验站实验数据对稻田在不同阶段的潜水蒸发进行了试验研究,并详细分析了地下水埋深对潜水蒸发的影响。