Analysis of Influencing Factors on Lift Coefficients of Autonomous Sailboat Double Sail Propulsion System Based on Vortex Panel Method

Sail is the core part of autonomous sailboat and wing sail is a new type of sail. Wing sail generates not only propulsion but also lateral force and heeling moment. The latter two will affect the navigation status and bring resistance. Double sail can effectively reduce the center of wind pressure and heeling moment. In order to study the effect of distance between two sails, airfoil and attack angle on the total lift coefficient of double sail propulsion system, pressure coefficient distribution and lift coefficient calculation model have been established based on vortex panel method. By using the basic finite solution, the fluid dynamic forces on the two-dimensional sails are computed.The results show that, the distance in the range of 0 to 1 time chord length, when using the same airfoil in the fore and aft sail, the total lift coefficient of the double sail increases with the increase of distance, finally reaches a stable value in the range of one to three times chord length. Lift coefficients of thicker airfoils are more sensitive to the change of distance. The thicker the airfoil, the longer distance is required of the total lift coefficient toward stable.When different airfoils are adopted in fore and aft sail, the total lift coefficient increases with the increase of the thickness of aft sail. The smaller the thickness difference is, the more sensitive to the distance change the lift coefficient is. The thinner the fore sail is, the lower the influence will be on the lift coefficient of aft sail.

A Review of the Calculation Methods of Lifting Capacity in Wind Loads on Ocean Platforms

Wind load is a control load that affects the safety of structures in the design of ocean platforms. It has not only direct and powerful effects that may cause structure resonance but also has indirect effects causing waves or currents in the ocean. By analyzing the domestic and international norms, this study presents a review of calculation methods of wind load on ocean platforms, which belongs to large-scale non-entity structure used in the open sea while surrounding wind has no fixed direction. Current computations according to the norms are not accurate, which even not takes the force of the wind against the surface perpendicular to the structure into consideration. Additionally, this study also introduces and compares the lift model of platforms based on different theories, such as vortex-excitation and vibration, engineering structure dynamics, gas flow pressure theory, analyzing their applicability, advantages, and disadvantages. This paper analyzes the limitations and applicable conditions of the existing calculation method itself, such as the lift model is suitable for the existence of stable vortex wake;the calculation method of the structural dynamics of marine engineering must be combined with the wind tunnel test and consider the mistakes caused by the position relationship;the numerical simulation method is accurate but tedious. This study provides an insight into the calculation methods of lift in designing ocean platforms, including the finite element method for simulating fluid force and updating formulas in Chinese norms.

Non-Dimensional Values for Convergence of Lift Prediction Using Panel Method

This paper presents an implementation and posterior analysis of the convergence of the panel method. The implemented panel method is based on vortex lines and an unsteady wake on a flat plate as a wing. The main goal of the study was to discover parameters and their values range to obtain convergence of the solution. Results of lift convergence in function of control panel’s position, the effect of the size of the wake panels, the dimension of the wake, and the computation time are quantitatively described. The lift results are similar to the predictions by the lifting-line theory and the wake exhibited an expected shape, showing wingtip, and start vortices. Geometric parameters and non-dimensional values were developed to increase accuracy and stability of the method.

钻井法凿井气-液-固耦合排渣流场及刀盘吸渣口优化

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数值模型,揭示了排渣管内、井底流场的速度及压力分布规律,并基于自研的气举反循环排渣试验装置,采用PIV(粒子图像测速法)测试技术对流场分布的正确性进行验证;提出了优化刀盘吸渣口评判指标和方法,对吸渣口的数量、长径比、面积比、总面积占比进行优化,得到了超前钻头刀盘吸渣口布置的最佳方式和相关参数;讨论了钻头转速、注气量、风管没入比和泥浆黏度等主要因素对排渣流场的影响。研究结果表明:(1)排渣管内流体的运移以轴向流动为主,且途经注气端时,流速发生跳跃式剧增;井底流体的运移主要以水平流动为主,流体的垂直上返仅存在于吸渣口附近;井底流体的水平流动以切向流动为主,径向流动仅在吸渣口两侧较为明显,且远离吸渣口处,径流速度较小易产生岩屑沉积;(2)当刀盘吸渣口数量为2,长径比为0.4,面积比为1,总面积占比为1.94%时,吸渣口的布置方式最佳,且清渣率较现行吸渣口布置方式提高66%;(3)增大钻头转速可显著增强吸渣口的吸附作用,注气量、风管没入比与井底和排渣管内流体的轴向速度均呈正相关关系,低黏、低密度的泥浆易获取高流速,但携岩能力较差。研究结果可为破解侏罗系地层深大立井钻井法洗井排渣与钻进效率低下技术难题,提供有益的理论参考。

改进贝叶斯网络模型在起重作业人机交互差错风险分析中的应用

为量化分析起重作业人机交互差错风险,根据安全工效学原理及安全技术规范将起重作业人、机、环相关影响因素作为根节点,按照事故致因层次关联关系确定子节点,构建起重作业人机交互差错的3层级贝叶斯网络模型(Bayesian Network, BN);基于模糊集理论,采用认知可靠性与失误分析方法(Cognitive Reliability and Error Analysis Method, CREAM),厘定贝叶斯网络父节点失效概率以及中间节点条件概率;利用逆向推理仿真技术分析起重作业人机交互差错发生的因果链,探究起重伤害事故发生的人机交互差错风险。结果表明:起重作业人机交互差错最可能致因链为起重设备安全检查不到位→管理人员失误→人员操作失误→起重伤害事故发生;单因素失效条件下,起重作业人机交互差错风险概率呈线性增长趋势;在多因素失效条件下,一级节点因素失效概率愈大则人机交互差错效应愈显著,且呈现非线性增长态势。

模拟手抬烧伤患者的悬吊架和起升方法的研究与设计

在烧伤患者治疗过程中,徒手过床搬运不仅会增加患者疼痛和出现皮肤损伤的风险,还会给医护人员带来较大负担。为改善这种情况,本研究设计了一种模拟手抬烧伤患者的悬吊架,其包括烧伤患者的悬吊装置、模拟手抬烧伤病人的悬吊架,其起升方法是模拟人手伸入患者的背部将患者抱起的过程,操作方便,可以避免烧伤患者在搬运过程中出现二次损伤,提高过床安全性及优质护理服务质量,减少过床的人力资源,极大地降低护理人员的劳动强度,为烧伤患者的治疗和康复提供了便利。

升力体外形高超声速边界层转捩红外测量实验

在常规高超声速风洞中,开展了针对升力体模型的边界层转捩红外测量实验,研究了不同单位雷诺数和马赫数对升力体边界层转捩的影响规律,并与eN方法计算结果进行了对比。实验模型长度为800 mm,来流单位雷诺数为0.46×10^(7)~3.94×10^(7)m^(–1),马赫数为5~8,迎角为0°。通过大面积红外热图技术获得了模型表面温升分布,得到了边界层转捩阵面形状。实验结果表明:在升力体边界层中存在横流失稳和第二模态转捩;随着单位雷诺数增大,横流转捩效应增强,模型下表面和上表面温升增大,转捩阵面前移,转捩区域扩大;随着马赫数增大,横流转捩效应减弱,转捩位置后移,转捩区域显著减小;不同单位雷诺数和马赫数下的转捩N值比较接近,但上、下表面的转捩N值不同(下表面约为6,上表面约为2.5),侧缘在高单位雷诺数下会出现高频第二模态转捩。

深海钻探泥浆举升系统双泵协同机制研究

深海钻探泥浆举升系统在无隔水管泥浆循环钻井(RMR)工艺中具有关键作用。为了提升举升系统的安全余量和适应性,本文对多泵串并联机制进行了深入研究,详细描述了泥浆举升泵的串并联结构设计和工作原理,探讨了串联和并联运行时流量与扬程的关系以及泵组串并联工况点的数解法和图解法步骤。进一步地,利用模型泵实测特性曲线,使用图解法获取了双泵串并联工况下的Q-H特性曲线和工况点,并提出了双泵协同控制的建议。

顺势法对伴有肱骨大结节骨折的急性肩关节前脱位复位的效果

目的:比较顺势法与手牵足蹬法治疗急性肩关节前脱位伴肱骨大结节骨折的临床效果。方法:回顾性分析2022年6月~2024年6月在四川省骨科医院就诊的急诊肩关节前脱位伴肱骨大结节患者60例。采用随机数字表法分为观察组(采用顺势法)和对照组(采用手牵足蹬法)两组。观察两组患者临床疗效,比较两组患者复位前一般资料、复位操作时间、复位时疼痛评分、一次复位成功率、肩关节UCLA评分、复位后并发症发生情况。结果:与对照组相比,观察组复位操作时间更短(P<0.05)、复位疼痛评分更低(P<0.05)、一次复位成功率更高(P<0.05),差异均具有统计学意义。随访3个月时,两组患者的肩关节UCLA评分差异无统计学意义(P>0.05)。观察组的并发症发生率低于对照组(P<0.05),且总有效率高于对照组(P<0.05),差异均具统计学意义。结论:顺势法具有复位操作时间短、一次复位成功率高、复位过程患者痛苦小、复位后功能恢复较好、总有效性与安全性高等优点,是一种安全、高效的复位方法,值得在临床实践中推荐。

基于未确知测度方法的装配式建筑吊装风险研究

为实现对装配式建筑吊装风险的科学评价,基于AHP-熵组合赋权的未确知测度方法提出装配式建筑吊装风险量化评价方法。首先,遵循“4M1E”原则对风险因素进行梳理,从“人、物、技、环、管”5个方面对装配式建筑吊装风险因素进行识别,建立风险量化评价指标体系;然后,运用AHP计算评价指标主观权重,熵权法计算评价指标客观权重,结合最小熵原理计算组合权重,基于该权重与未确知测度方法提出装配式建筑吊装风险量化评价方法;最后,对湖南地区某装配式住宅项目进行实例研究。研究表明:该项目吊装总体风险判定为c4级(风险较小)。AHP-熵组合赋权未确知测度方法的可操作性较强,可用于装配式建筑吊装风险的量化评价。

电动缸举升伺服机构动力学建模与参数辨识

针对电动缸举升伺服机构动力学参数辨识困难的问题,本文提出了一种限定记忆区间的循环最小二乘辨识法,用于机构全行程内非线性模型、扰动参数的辨识拟合.首先,分析了机构完整模型的非线性参数成因,并提出了相应的简化模型;然后,分析了最小二乘法在平均位姿下的参数近似辨识特性,并提出了限定记忆区间的循环最小二乘法;最后,通过构造输入输出信号和选择辨识伺服环路,使得辨识过程不会超过机构的行程范围.实验结果表明:所提辨识法使得正弦速度和位移响应均方根误差相比最小二乘法分别下降了59.3%和84.2%.所提辨识法可给电动缸举升伺服机构的高精度动力学建模,控制器结合观测器的复合控制策略的实现提供参考.

基于“三维五法”治疗顽固性面瘫的临床研究

目的:观察“三维五法”治疗周围性顽固性面瘫的临床疗效。方法:40例周围性顽固性面瘫的患者随机分为治疗组20例与对照组20例。治疗组给予“三维五法”操作,对照组采用安慰剂和常规治疗,两组均治疗4周。比较两组治疗后的临床疗效,观察两组House-Brackmann面神经瘫痪分级、面部残疾指数[包括躯体功能(FDIP)和社会生活功能(FDIS)]、患者闭眼时上下眼睑距离、患者健侧与患侧口角距前正中垂线距离差值的变化。结果:治疗组总有效率为90.00%(18/20),明显高于对照组的60.00%(12/20),差异有统计学意义(P<0.05);治疗后,两组H-B评分、FDIS、上下眼睑距离、健侧与患侧口角距前正中垂线距离差值均减小(P<0.05),且治疗组明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);治疗后,两组FDIP评分明显增加,差异有统计学意义(P<0.05),且治疗组显著高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:“三维五法”能有效改善顽固性周围性面瘫患者临床症状,提高面神经传导功能,促进面肌功能恢复,疗效显著。

非对称三塔连体超高层结构连廊施工方案研究

连体超高层结构属于大型复杂结构,时变特性显著。连廊作为连接各塔楼的纽带,其施工过程对整体结构安全性的影响较大,需要对其施工方案进行研究。以某非对称三塔连体超高层结构为研究对象,建立了该结构的数值模型。采用整体提升法和悬臂拼接法作为连廊的施工方案,分别进行了有限元计算,研究了不同施工方案下塔楼的竖向变形、连廊处各塔楼间的变形差、塔楼与连廊连接处单元的内力。结果表明:2种施工方案均不影响连体结构整体施工阶段的竖向变形规律。相较于整体提升法,悬臂拼接法将导致在连廊施工期间及竣工时刻塔楼结构产生更大的竖向变形、连廊处标高差及连廊连接处单元内力。整体提升法更适合本文研究对象的连廊施工。

Z形折叠翼厚度对其气动特性影响分析

Z形折叠翼飞行器可在飞行过程中改变机翼面积,改善气动特性,执行多种任务.然而机翼折叠过程中有效气动面积、重心、气动焦点等参数的变化,会对飞行器气动特性产生较大影响.此外,机翼表面相互靠近,由机翼厚度引发的气动干扰也会导致升力、折叠铰链力矩等气动力发生变化.为此,首先利用薄翼理论和升力面法推导理想气体来流条件下折叠翼的定常气动力表达式.然后,采用CFD法分析折叠过程中折叠角、攻角和机翼厚度对飞行器升力、折叠铰链力矩等气动特性的影响,并将分析结果与升力面法结果对比.结果表明机翼折叠过程中,有效气动面积减小,升力、阻力系数总体呈下降趋势;随着折叠角增大,机翼表面相互靠近产生的低压区强度增加,机翼厚度对折叠翼气动特性影响显著增强.另外相比于CFD法,忽略机翼厚度项的升力面法对于折叠翼的气动力计算会产生较大误差.

提拉力布置对大跨钢-混组合梁力学性能的影响

为研究提拉力布置对采用提拉-叠合法施工的大跨径钢-混组合梁力学性能影响,以沿太行高速公路沁河特大桥工程为依托,运用Midas-Civil有限元软件与控制变量法研究不同首次提拉力与二次提拉力、提拉点数量与间距设置对钢-混组合梁应力、变形、稳定性与桥面板压应力储备的影响,通过变量归一化分析钢-混组合梁对不同因素的敏感程度,选取最优方案并进行现场监测验证施工效果。结果表明:钢梁上缘应力、桥面板应力和成桥挠度对二次提拉力最敏感,敏感度分别为0.61、1.95和0.16。钢梁下缘应力对提拉点数量最敏感,敏感度为0.20。沁河特大桥理论最优预弯度为78%,最终方案为布置5组间距为11 m的提拉点,首次提拉力与二次提拉力分别为1 500 kN与6 500 kN。现场监测结果表明方案实施效果与理论分析一致,现场提拉力布置合理,研究结果可为类似工程提供参考。

适应多射程与路径约束的再入预测校正制导

针对存在不同分布的路径约束与不同航程需求的升力式飞行器再入飞行任务,设计二次曲线形式的倾侧角剖面以增强飞行器的侧向机动能力,通过预测校正的迭代过程修正倾侧角剖面以满足航程需求,采用改进人工势场法设计侧向制导方法导引飞行器满足路径约束,最后通过粒子群算法优化制导参数以获得性能最优的轨迹。仿真结果验证了该算法能够适应多种航程需求与路径约束且以较高精度满足终端约束。

重载和客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道快速换块关键技术

为选取合适的弹性支承块式无砟轨道抬轨换块施工参数,建立有限元模型,研究了抬轨点间距、扣件松开长度、抬轨量以及施工轨温与锁定轨温的温差对轨道结构变形和受力的影响,明确各参数最佳取值,提出存在空吊、离缝、套靴积水等病害的弹性支承块式无砟轨道快速换块施工方法,并在现场进行应用。结果表明:抬轨点间距宜取1.2~3.6 m,此时钢轨弯折变形较小,且钢轨拉力和扣件上拔力较小;抬升点间距每增加1.0 m,温差限值增加1℃。抬轨量16 cm,抬轨点间距1.2 m时,扣件松动长度宜大于31.8 m;温差每升高1℃,扣件松开长度应减少2.4 m。钢轨最大拉应力和扣件最大上拔力随抬轨量增加而增大,抬轨量每增加1 cm,钢轨最大拉应力增大0.66 kN,扣件最大上拔力增大0.075 MPa。

水位变动区桩-墩结构反吊底模技术应用研究

水位变动区的桩-墩结构在当前的码头、栈桥、桥梁等结构物的建造中十分常见,其施工受水位变化影响较大,难度和成本均较高。依托惠州市大亚湾石化区内某重件码头工程,对工程中的入水墩台施工提出了一种可广泛适用的方法——反吊底模施工方法。该方法无需围堰作业即可创造干地施工条件,具有经济性好、施工效率高、施工难度低等优点。经方案设计以及荷载验算,验证反吊底模施工理论上可行,并最终在所涉工程的入水墩台施工中取得了良好的效果。

基于EMD及闭环测试的飞机直接升力控制系统设计

飞机直接升力水平不均会造成飞机飞行偏航问题,为实现对飞机飞行能力的有效控制,设计基于EMD及闭环测试的飞机直接升力控制系统;在FSEU架构中,设置ARINC429总线闭环机制,联合伺服控制模块与实时机载终端,实现飞机直接升力控制系统应用模式的搭建;根据隐藏EMD信息定义条件,求解质心动力学方程,再按照气动特性原则,计算航向偏离度的具体数值,完成基于EMD的飞机升力控制;以内存网交联环境为基础,配置模型机组织,实现对闭环测试功能的完善;实验结果表明,应用所设计系统可以改善直接升力水平不均的问题,将飞机飞行偏航角控制在0°~20°的数值范围之内,能够实现对飞机飞行能力的有效控制。

高扬程多起伏输水管道停泵水锤防护优化

为兼顾可靠性和经济性,对高扬程、多起伏输水管道停泵水锤防护设备参数进行优化,构建BP神经网络模拟水力过渡过程,以空气阀和单向调压塔参数为决策变量,协同多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化得到Pareto最优解集,采用熵权-TOPSIS法进行决策确定最佳方案。将该方法应用于工程实例,结果表明,相比初始方案,优化方案以低于92.06%的单向调压塔容积提供相近的正压防护效果,管道沿线最低负压提升49.28%,与无防护措施相比,在满足管材耐压能力的同时,管道沿线最大、最小压力与屈服能力上、下限的最大差距分别减小84.02%和65.00%。该方法可实现停泵水锤防护计算与智能优化算法有效链接,确定可靠且经济的停泵水锤防护设备参数。