基于混合FE-SEA方法的汽车驾驶室声学包优化设计

以某车型为研究对象,基于混合有限元——统计能量方法建立了驾驶室的中频噪声预测模型,通过实车试验,获取待测工况下的激励信号,并验证构建的驾驶室混合FE-SEA模型的准确性;然后分析车内噪声贡献度,确定声学包优化的主要方向,采用拉丁超立方设计方法,以此构建克里金近似模型。基于遗传算法对声学包布置参数进行优化设计,并验证了优化方案效果。结果表明,合理优化关键板件的声学包布置参数能够有效降低驾驶室噪声水平。

深海环境腐蚀试验技术及研究进展

从深海实海环境试验、模拟试验、原位电化学测试、数值仿真等方面阐述了深海环境试验技术的发展演变过程。介绍了国内外主要深海腐蚀研究使用的试验装置种类,各类装置的优缺点和使用场景,并以试验装置为平台,发展了金属材料深海原位电化学测试技术及深海测试数据实时远程传输技术。介绍了实验室模拟深海环境腐蚀试验技术由单因素模拟到多因素模拟,并结合力学及实时测试的发展历程。阐述了数值仿真技术在深海环境腐蚀研究方面的应用,推介了2项ISO深海环境试验方法国际标准,回顾了近期在材料深海环境腐蚀研究方面取得的最新成果。面向深海装备应用的需求,从新试验技术发展出发,探讨了深海试验技术研究的发展方向和趋势。

新型平衡舵阴极保护设计与保护效果评价

目的 针对新型平衡舵结构的电偶腐蚀薄弱区域,设计并优化牺牲阳极保护系统,并对保护效果进行评价。方法 基于边界元法,开展新型平衡舵电偶腐蚀仿真研究,分析电偶腐蚀薄弱区域。针对腐蚀薄弱区域,采用经验法设计牺牲阳极保护系统,开展服役初期和服役3 a后阴极保护效果仿真。从涂层破损率和阳极数量对阴极保护效果的影响出发,优化阴极保护系统。开展物理模型试验,对优化后阴极保护系统的保护效果进行评价。结果 电偶腐蚀主要发生在壳体和底座等支撑材料处,必须采取严格的防腐措施。采用经验法设计的牺牲阳极保护系统在服役初期可以使平衡舵保护电位均负于–800m V,处于良好的阴极保护状态。随着阳极的消耗,服役3 a后,阴极保护系统无法为平衡舵提供有效保护。涂层破损率的增加和阳极数量的减少,都会使平衡舵阴极保护电位正移。通过物理模型试验验证了优化后阴极保护模型的可靠性,对比试验结果,模型的预测误差在5%以内。结论 优化后的阴极保护方案为涂层+8块牺牲阳极,可以在服役3 a涂层破损率达20%的严苛工况下,为平衡舵提供有效阴极保护。优化后的阴极保护系统,铝阳极用量减少30%,有助于节省船舶动力。

海上风电基础阴极保护技术研究

目的 探究外加单一电流阴极保护(Impressed Current Catholic Protection,ICCP)系统、单一牺牲阳极保护(Sacrificial Anode Cathodic Protection,SACP)系统以及SACP与ICCP系统联合保护3种工况下对海上风电基础的最优保护方案。方法 通过对3种工况进行数值模拟计算,对比不同工况下阴极保护系统对风电基础的保护效果。确定最优工况后,构建大比尺模型对最佳工况进行该工况下的实海测试实验。结果 单一SACP、单一ICCP系统以及SACP与ICCP系统联合保护3种工况下,风电基础保护电位区间分别为–926~–881 mV、–1 018~–985 mV和–984~–963 mV。实海测试实验中,导管架电位分布为–1 029~–912 mV。数值模拟结果与实验结果基本一致。结论 当SACP与ICCP系统联合保护时,保护效果最好。随着输出电流的逐步增大,风电基础模型逐步趋于过保护状态。

基于真实海况的复合摇摆测试系统研发

针对海洋仪器复合摇摆测试采用不同自由度摇摆试验严酷等级加权进行,与真实环境有一定差距的问题。文中在现有六自由度摇摆台基础上,研制船舶姿态采集单元,获取船舶姿态的连续记录数据;根据船舶姿态数据特征,以VB.NET为程序设计语言,选用Microsoft Access数据库,开发复合摇摆测试系统,用于存储船舶姿态信息,并根据用户需求获取相应船舶姿态的运动谱,通过六自由度摇摆台复现船舶运动。实例证明该方法更为合理可行。

基于LBM-FE-SEA方法汽车风窗噪声数值模拟研究

为研究某车型风窗噪声,根据格子波尔兹曼(Lattice Boltzmann,LBM)方法获得高速行驶工况下车身表面各监测点处的1/3倍频程声压级及平均输入激励。采用混合有限元-统计能量分析(Finite Element-Statistical Energy Analysis,FE-SEA)方法对该车型车内噪声进行输入激励下的数值模拟,得到驾驶员耳旁声压级结果,并与实车道路试验比较,验证了该方法的可靠性。仿真结果表明,在20 Hz~125 Hz范围内,混合FE-SEA方法精度高于统计能量分析(Statistical Energy Analysis,SEA)方法;在125 Hz~400 Hz中频范围内,根据混合FE-SEA方法所得结果与道路试验结果更为吻合,与试验结果的误差最大值不超过3 dB;在400 Hz~1000 Hz范围内,SEA方法的精度逐渐提升,其计算结果与试验值吻合度升高。据此进行的车身部件贡献量分析表明左前侧窗在整个频段内都对驾驶员耳旁噪声有影响,左后侧窗对其贡献量最小。

实海域船舶测试融入实验教学的探索与实践

针对船舶航行性能实验教学开展与实海域船舶性能测试存在差异的问题,研制了适用于实验教学的小型断轴式自航仪,同时把实海域船舶航行性能测试这一科研案例,融入教学实验,为学生讲授在真实的海洋环境中,如何有效地利用测试仪器获得船舶的航行性能数据。该研究结合传统船舶快速性实验教学,探索出一种综合型实验教学模式,使传统的船舶性能实验教学更贴合于真实的实海域船舶性能测试。

基于机器学习的实海域无人艇避碰算法智能演进方法

[目的]无人艇(USV)效能是指在给定时间内的特定海域完成指定任务的能力,是多层次多技术节点耦合作用的结果,而针对单一技术节点的传统优化方法,对无人艇效能的提升效果有限。[方法]针对无人艇自主系统的特点,从智能算法的角度,提出无人艇智能演进的2种主要形式:一是算法函数;二是算法参数。在此基础上,给出基于机器学习的无人艇智能演进方法,设计一种可演进的无人艇自主系统控制体系架构,并在实海域测试。[结果]以无人艇避碰算法为例,基于实海域测试结果,初步验证了所提方法在提升无人艇效能方面的可行性与有效性。[结论]基于机器学习的无人艇智能演进方法是持续提升无人艇效能的有效途径,具有较高研究价值和应用意义。

减摇陀螺在船舶上的应用分析

针对某沿海小型科考船摇摆运动过大的问题,对其加装减摇陀螺。为测试减摇陀螺的减摇性能,使用差分GPS数据采集仪对该系统进行实海测试分析。测量过程中基于不同船速和减摇陀螺是否运转,采用了4种工况。测试结果表明:该减摇陀螺在零航速时纵摇减摇率为26.24%,横摇减摇率为48.82%,航速4 kn时纵摇减摇率为11.70%,横摇减摇率为69.27%,该减摇陀螺具有良好的减摇性能。

真实海况下船舶水弹性响应及砰击载荷的大尺度模型试验研究

现有的船舶波浪载荷模型试验大多是在水池环境中开展的,然而受水池尺度、造波能力、模型航行范围以及尺度效应等方面的影响或限制,水池模型试验并不能完全真实地反映出实船海上航行时的水动力学性能。事实上,真实海浪具有非线性强、随机性强、方向分布广等特征,因此研究船舶在真实海浪短峰波中的水动力学性能对于指导实船设计研发具有重要的指导意义。实际海浪环境中,舰船大尺度模型试验是一种新型试验技术,综合了水池模型试验和实船海试的部分共同优势。本文提出了大尺度模型波浪载荷与砰击载荷试验技术,建立了一套稳定可靠的大尺度模型海上试验测试系统,并提出了恶劣海况下大尺度模型耐波性及波浪载荷试验实施方案,进而基于大尺度模型试验数据分析了船舶在真实恶劣海况下的运动与载荷响应及砰击载荷特性。

基于外加电流保护法的在役平台快速修复方案设计

全寿命周期中,在役平台长期遭受恶劣海况影响,牺牲阳极保护系统难以维持预期防护效果,对在役平台提出快速修复方案十分必要。针对南海海域某试验平台,建立了1/8缩比模型。通过控制缩比模型与裸钢板之间的电连接进行涂层破损模拟。基于外加电流阴极保护法设计了一种快速修复装置。采用数值模拟计算方法确立了装置的最佳布放方案。在小平岛海域进行了实海试验验证。结果表明:快速修复装置可有效针对在役平台涂层破损问题进行快速修复,数值模拟计算方法在快速修复方案设计中具有可靠性及准确性。

基于实海域模型试验的组合节能附体效果研究

为了减小在评估水动力组合附体节能效果时存在的尺度效应和海浪环境的影响,以安装有导流鳍-舵球组合节能附体的矿砂船模为研究对象,设计了一套能对螺旋桨推进性能等航行数据进行监测和分析的综合测试系统,并在黄海北部海域先后开展了静水和波浪环境中的实海域自航试验,对不同浪高、浪向下组合附体对螺旋桨推进性能的影响进行了分析.试验结果表明:在不同波浪环境下,组合节能附体会对螺旋桨的推力和扭矩产生不同的影响,最大可使螺旋桨的推力增加15%~17%,扭矩下降3%~7%.

ZAlSi7Mg铝合金在深海环境中的腐蚀行为研究

为研究深海低温高压环境中ZAlSi7Mg铝合金的腐蚀行为,采用深海高效串型试验装置进行西太平洋海域腐蚀试验,利用SEM、EDS、XPS等技术分析了ZAlSi7Mg铝合金在500、800、1200和2000 m海深下的长周期腐蚀速率、点蚀深度、腐蚀形貌及腐蚀产物,并与中国南海海域深海腐蚀规律进行对比。结果表明:(1)ZAlSi7Mg铝合金在西太平洋500和2000 m深度处的腐蚀速率和腐蚀产物厚度均高于800和1200 m深度处,且随着海水深度增加,铝合金平均点蚀深度逐渐减小;(2)深海环境中ZAlSi7Mg铝合金的腐蚀类型主要是点蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀;(3)在西太平洋深海环境中,试验深度较大处试样与较浅处试样相比,表面腐蚀产物中含Al化合物含量较高,而含Mg的化合物含量较低,腐蚀产物主要包括Al_(2)O_(3)、Al(OH)_(3)、Al_(2)SiO_(5)和Mg(OH)_(2)。(4)在西太平洋和中国南海同一海水深度处,ZAlSi7Mg铝合金的腐蚀速率和点蚀深度均存在较大差别。在中国南海2000 m海深处铝合金腐蚀速率略小于1200 m海深处,而2000 m海深处点蚀深度略大于1200 m海深处,而在西太平洋海域,这两个海深处的腐蚀速率和点蚀深度变化规律与中国南海海域的相反。