基于本征模态修正的POD法在风场重建中的应用

POD法是风工程中常用的风场重建方法,但是在重建过程中,部分重建测点风压时程的方差与风洞试验数据相比会有140%以上的偏差。通过分析某高层建筑风洞试验的刚性模型测压试验数据,首先对结构表面风场进行POD时域分解,然后对主坐标进行频域分析,结果表明前3阶主坐标及其对应的本征模态值对重建风压时程的方差值起到91%以上的作用,其中第1阶主坐标的作用超过58%。最后以试验风压时程的方差值为目标,通过修正第1阶本征模态值,对偏差较大测点的风压场重建进行改进,使重建风场的方差值与实际风场方差值的差距缩小到10%以内。

Influence of Ice Size Parameter Variation on Hydrodynamic Performance of Podded Propulsor

During ice-breaking navigation, a massive amount of crushed ice blocks with different sizes is accumulated under the hull of an ice-going ship. This ice slides into the flow field in the forward side of the podded propulsor, affecting the surrounding flow field and aggravating the non-uniformity of the propeller wake. A pulsating load is formed on the propeller, which affects the hydrodynamic performance of the podded propulsor. To study the changes in the propeller hydrodynamic performance during the ice podded propulsor interaction, the overlapping grid technique is used to simulate the unsteady hydrodynamic performance of the podded propulsor at different propeller rotation angles and different ice block sizes. Hence, the hydrodynamic blade behavior during propeller rotation under the interaction between the ice and podded propulsor is discussed. The unsteady propeller loads and surrounding flow fields obtained for ice blocks with different sizes interacting with the podded propulsor are analyzed in detail. The variation in the hydrodynamic performance during the circular motion of a propeller and the influence of ice size variation on the propeller thrust and torque are determined. The calculation results have certain reference significance for experiment-based research, theoretical calculations and numerical simulation concerning ice podded propulsor interaction.

极地破冰船吊舱推进系统现状及发展

随着北极海冰的加速融化,北极航道的可利用程度不断增加。我国作为海洋大国及贸易大国,充分利用北极航道可以缓解我国海上运输的“马六甲困局”,保证我国战略物资的运输安全。开辟北极航道离不开极地破冰船的支持,吊舱推进系统是现代极地破冰船的关键装备,可充分发挥破冰船的破冰能力。在现有国际形势下,我国要建造极地破冰船,必须自主研制极地破冰船用的冰区吊舱推进系统。该文研究了吊舱推进器的发展历史及现状,重点分析了冰区吊舱推进系统的特点,总结了冰区吊舱推进系统研制的关键技术,阐述了冰区吊舱推进系统的发展趋势。研究发现冰区吊舱推进系统具有运行工况复杂、冰载荷多变、转矩过载倍数高和转速动态响应快等特点,相比于非冰区吊舱具有更高的技术门槛。纵观吊舱发展过程,我国应由专业的电气公司牵头,联合业内优势资源,突破关键技术,尽快推出产品并开展示范验证,从而支撑我国北极航道的开辟。

极地冰区吊舱推进器冰载荷特性研究

由于极地海洋环境的复杂多变,极地船舶在航行过程中所遭遇的冰条件也呈现出多种特征,冰区航行吊舱推进器在破冰航道工作容易导致破碎冰滑行到吊舱推进器附近的流场,改变了吊舱推进器的流场不均匀性,进而导致螺旋桨上的脉动压力产生变化。同时由于破碎冰的存在,吊舱推进器需要在低转速高推力下工作。本文研究冰区吊舱推进器在冰载荷下的特性。

某试验吊舱专用挂装车微调机构解决方案

某试验吊舱在载机机腹挂装需配备专用挂装车,专用挂装车需在高度空间严重受限的前提下实现对吊舱的挂装,同时还能够对吊舱的左右、俯仰姿态进行微调,从而保证吊舱能够顺利与载机挂装平台对接。根据用户要求,需要充分考虑设计结构的实用性及经济性。针对吊舱挂装的具体要求,从实用性及经济性的角度出发,通过合理的结构设计,在现有的某型成熟装弹车平台基础上制定出一个经济实用的微调机构设计解决方案。经过对该机构的功能验证表明,该方案经济、合理地实现了某试验吊舱挂装时的左右、俯仰姿态的调节功能。

无人机在海上巡航任务场景中的需求分析

通过分析海事无人机巡航任务需求、无人机行业应用情况、海事系统使用经验及平台技术优势,查找提升方向,提出海上巡航任务场景需求分析,以提高海上搜救任务工作能力。

双光载荷光电吊舱系统设计与研究

光电吊舱是一种无人机常用的挂载设备,文中主要介绍了一种搭载可见光摄像机和红外摄像仪的光电吊舱系统的设计方法,主要介绍了吊舱的功能和组成,详细描述了机械结构设计、接口设计等,从软件的实现方面阐述了内部的信号走向和工作原理,最后对吊舱系统的稳定性和精度进行了测试,实现了所有功能和设计要求,可为吊舱系统的设计提供参考。

机载光电吊舱橡胶减振器的设计与应用

为了保护光电吊舱的内部光学载荷,减小振动对机载光电吊舱成像质量和稳定精度的影响,设计了一种用于载荷内框架安装的橡胶减振器。依据橡胶减振原理,对橡胶减振器进行了形状设计和参数计算。所设计的超薄型橡胶减振器,安装后仅使吊舱内部光学载荷相对内框架距离比安装前增大1mm。试验结果表明:振动强度测试值(加速度均方根值)明显减小,垂直方向由23.1g降至10.0g,水平方向由11.4g降至4.8g,有效地减小了振动对光学载荷的影响。光电吊舱在实际挂飞时,成像质量良好,跟踪精度满足技术指标要求。

极地船舶吊舱结构冰载荷计算方法研究

该文根据国外船级社规范,初步探索了一套适用于吊舱结构冰载荷应用分析的计算方法.选取典型吊舱作为计算对象,对两种典型冰况作用条件下的吊舱包结构开展有限元计算工作,验证了本方法的工程适用性.与采用挪威船级社和中国船级社新推荐方法得到的吊舱冰载荷计算结果相比,本方法得到的计算结果没有出现非常离散的情况,差别不大.

上海港温室主楼吊舱结构设计研究

针对温室主楼吊舱结构,建立了基于ANSYS程序、用于静力和动力分析的三个舱室模型,着重研究了承重索的静力特性和动力时程响应、吊舱结构的振动与人体舒适度等问题。研究结果表明:承重索在各荷载工况下的内力值均小于相应索的拉断力。个别承重索发生先行断裂后将导致其余索的内力重分布,但不会引起其余索发生相继断裂的情况。承重索在罕遇地震作用下的内力值远小于相应的弹性极值,其设计强度是充分的。各舱室跨度最大楼板的振动产生的竖向加速度均在可以接受的范围内,不会对人体舒适性产生不良影响。

大型冷却塔双塔干扰的风洞试验研究

采用风洞试验方法研究双塔情况下冷却塔的风致干扰问题,通过增加模型表面粗糙度的方法以补偿模型试验的雷诺数效应,应用POD方法进行风压点的插值和加密,计算单双塔的阻力系数、升力系数和底部剪力系数,并分析干扰系数随塔间距、风向角的变化规律。研究表明,单塔情况下,平均阻力系数较大,平均升力系数为零;阻力系数和升力系数的标准差数据相当。双塔情况下,阻力系数的平均值和极大值对应的干扰系数几乎相同;对于升力系数极大值的干扰系数,大部分数据大于1,最大的数据达1.75。

倒品字形分布三个冷却塔的风致干扰效应研究

针对呈倒品字形分布的三个冷却塔,采用风洞试验方法进行风致干扰效应研究。通过增加模型表面粗糙度的方法来补偿模型试验的雷诺数,应用POD方法进行风压点的加密和插值,计算单塔和三塔的阻力系数、升力系数和底部剪力系数等,并分析三塔的干扰系数随塔间距、风向角的变化规律。研究表明,三塔情况下,顺风向底部剪力平均值和极大值的干扰系数大部分都小于1,说明呈倒品字形分布的三塔对风通道形成阻挡,使后塔受到的总体阻力变小。横风向底部剪力极大值的干扰系数大部分超过1,最大值接近2,说明三塔情况下横风向的脉动效应非常显著。

电子设备吊舱瞬态热载荷分析与计算

瞬态热载荷的分析与计算是合理设计电子设备吊舱环境控制系统的基础.本文建立了吊舱动态热平衡方程与壁面导热方程,并使用有限差分方程求解吊舱瞬态热载荷.分析了飞行状态及吊舱热容量对吊舱瞬态温度的影响,提出了“蓄冷”

船舶吊舱推进电机控制策略发展综述

随着船舶节能减排要求的提高,吊舱推进系统因其具有常规电力推进无法比拟的优点而成为目前国内外造船界的研究热点。本文对船舶吊舱推进电机的类型及特点进行分析,归纳和总结了国内外在船舶吊舱推进电机的结构、类型、负载特性以及电机控制等方面的研究及应用现状,并对推进电机的控制策略进行分析。在此基础上,对未来船舶吊舱推进电机控制策略的发展做了展望,并对基于无模型自适应控制的船舶吊舱推进电机控制系统进行研究。

大空间柱面网壳结构在爆炸荷载下的动力响应

通过应用LS-DYNA程序对柱面网壳结构室内爆炸的数值模拟实验,建立了大空间结构在爆炸作用下进行动力响应计算的合适模型。数值模拟计算结果与J.亨利奇公式结果吻合。通过提取结构表面有限测点的冲击波超压并将其POD分解,解决了冲击波荷载的时空差异性及结构表面压力场分布问题。采用Ritz-POD法对大空间单层柱面网壳结构在爆炸荷载下的动力响应进行了数值模拟计算,研究了结构矢跨比、结构高度、炸药TNT当量及爆炸点位置等参数变化对结构动力响应的影响。结果表明,计算模型适用于大空间结构的爆炸动力响应分析。大空间结构的最大位移和应力响应随炸药TNT当量的增加成非线性增大,应力响应成倍增大,位移响应成数倍增加。偏心爆炸冲击波比中心爆炸对大空间结构构件的损害大,对结构的边跨构件最为不利。对于应力控制设计的结构,应更注重支座附近和边跨结构的防爆能力。矢跨比大的结构防(抗)爆炸冲击波的能力较强。

连续摆动吊舱推进器水动力性能数值模拟

为了探讨吊舱推进器瞬时回转工况中的水动力性能,本文使用RANS方法,采用了SST k-ω湍流模型对吊舱推进器所受载荷进行研究。螺旋桨模型选用右旋四叶桨,计算域使用切割体网格生成器对网格进行划分。吊舱推进器的运动采用了滑移网格的方法实现连续摆动;探讨了不同进速系数下的螺旋桨载荷特性,并且比较了吊舱推进器在瞬时回转工况中和稳定斜流工况下的水动力性能。数值模拟结果表明:与稳定斜流工况下相比,吊舱推进器在从左舷转向右舷的过程中推力系数更大。随着斜流角的增加,瞬时工况和稳定工况中下吊舱推进器所受载荷变化趋势一致。

船舶吊舱回转液压系统联合仿真研究

根据吊舱推进器敞水试验,计算定常航行时吊舱最大回转负载转矩,并设计吊舱回转液压系统。采用LMS AMESim软件建立吊舱回转液压系统的仿真模型,利用MATLAB/Simulink仿真工具建立吊舱回转负载仿真模型。联合仿真结果表明:所设计的吊舱回转液压系统能够使吊舱具有良好的回转能力,并具有适应冲击载荷的特性,可为船舶吊舱回转液压系统的设计与优化提供相关参考。

大跨屋盖结构等效静风荷载研究

等效静风荷载为大跨屋盖结构设计提供了处理时空变化动力风荷载的有效途径。从两个方案对等效静风荷载研究,一种方案是采用模态等效静风荷载组合法,另一方案采用共振响应分量对应的模态等效静风荷载与本征正交分解法(POD)简化的荷载响应相关法(LRC)计算的背景等效静风荷载组合法,两个方案中通过加权因子考虑模态耦合项的影响。利用风洞试验同步测量单层柱面网壳结构的风压数据,根据完全二次型组合法(CQC)和平方总和开方法(SRSS)计算风致响应,结果表明模态耦合项可以忽略,仅选取前几阶模态即可获得准确响应结果。等效静风荷载计算的响应结果与CQC法计算结果进行校核。等效静风荷载确定两方案对比分析显示,第一种方案是非常有效、实用的确定等效静风荷载的方法,而第二个方案有助于分别对背景和共振等效静风荷载研究。

基于近场动力学数值方法的冰-吊舱推进器接触判断研究

吊舱推进器在极地船舶中的应用,可避免冰区航行中转向、调头困难等操纵问题,是极地船舶广泛采用的推进形式.在冰-吊舱推进器切削过程中,吊舱推进器受到了极端冰载荷的作用,对吊舱推进器结构强度和极地船舶的安全性带来严重的危害.为了研究不同操纵状态的吊舱推进器与冰切削时冰载荷的变化规律,首先,详细介绍了近场动力学方法研究物体断裂问题的理论基础,分析该方法模拟冰材料的可行性.基于近场动力学方法和面元法耦合推导了适用于冰破碎问题模拟的材料破坏准则和冰载荷计算方法.其次,提出了不同操纵状态的吊舱推进器与冰的接触判断方法,建立了冰-吊舱推进器切削状态的数值计算模型,实现了冰-吊舱推进器切削动态变化过程的数值仿真.最后,分析了吊舱推进器在直航、斜航以及操舵状态与冰切削时冰块破碎、螺旋桨和桨叶冰载荷以及吊舱单元整体扭矩的变化情况.计算结果表明:本文提出的不同操纵状态的吊舱推进器与冰切削时的接触判断方法能够真实地模拟冰-吊舱推进器的切削过程,并能获得该过程中冰块的破坏现象和冰载荷变化特性,可为冰区海洋结构冰载荷数值预报技术的发展、冰区吊舱推进器结构的优化设计和运营提供指导.

机载光电吊舱热特性分析

机载光电吊舱的热特性包括附加热载荷和结构传热热载荷两个方面。在一个飞行架次内,对各个分系统产生的热量分析计算,进而获得附加热载荷。在一定假设条件下,对结构传热热载荷进行了分析计算。最后,提出一种物理仿真的方法,用于验证结构传热热载荷的分析是否符合实际情况。