突变结构对π型管气流脉动的影响

世界能源发展呈现低碳趋势,人们对天然气的需求日益增加。输运管道中由于气流脉动遇到弯头、变径管等突变结构而形成的激振力是管道振动的主要成因。π型管是天然气管道中常见的柔性补偿结构,常与压缩机出口的管路相连,往复式压缩机工作时产生的气流脉动在π型管处诱发的流致振动较为明显。文章基于计算流体动力学对含有突变结构的π型管进行气流脉动仿真分析,研究脉动幅值与突变结构的关系。结果显示,含突变结构的管道出口处的压力不均匀度比π型管分别高了3.8%和4.6%左右,当突变结构的尺寸从100 mm变化到200 mm时,管道出口处的压力不均匀度也从15.5%左右变化到19.9%左右,可以看出突变结构对π型管内部的气流脉动呈现出不利影响,在实际工程应用中应尽量避免突变结构的使用。

加筋路径驱动的板壳自适应等几何屈曲分析

加筋薄壁结构常被用于航空航天结构的轻量化设计.随着结构尺寸和几何特征的增加,需要更加精细的网格来满足分析精度的要求.传统的等几何方法采用NURBS张量积形式的拓扑结构,使得在分析过程中难以实现局部细化,而全局细化则会增加不必要的自由度.为了提升加筋板壳结构的数值分析精度和效率,提出一种基于RPHT (rational polynomial splines over hierarchical T-meshes)样条的加筋板壳自适应等几何屈曲分析方法.样条网格可以沿着加筋路径进行自适应的局部细化,有效提升低自由度下加筋板壳结构等几何屈曲分析的精度.首先,蒙皮和筋条分别采用RPHT样条曲面和NURBS样条曲线进行建模,几何建模与数值仿真采用统一的几何语言,实现建模与分析的一体化.其次,采用几何投影算法和样条插值算法实现筋条与蒙皮之间的高效高精度强耦合,并建立基于加筋路径驱动自适应网格细化方法.最后,曲线加筋板和网格加筋壳两个算例验证本方法的高效性和鲁棒性,通过与基于NURBS的等几何分析进行对比,本方法能够明显降低分析模型的总自由度.

“南海挑战号”半潜式平台移井优化方法研究

为了解决半潜式平台移井方案计算困难的问题,本文以“南海挑战号”半潜式平台为依托,开展移井优化方法研究。依据多段悬链线控制方程,考虑平台和各井口的位置关系,建立了系泊链长度与顶张力的关系集。采用非支配排序遗传算法,给出了最佳移井路线方案。选取了4组现场移井方案进行对比分析,研究结果表明:所提出的计算方案有效地节约移井所需的时间成本和人力成本。以D_(3)-D_(2)移井操作为例,与现场采用方案相比,移井前后系泊链收放总量减少了40.17%,同时平台移井过程中的平稳程度降低了76.45%,大幅度的提高了移井作业平台的效率和安全性。

海洋核动力平台定位系统多体动力学模型试验验证

为验证海洋核动力平台定位系统多体动力学模型的合理性,从而提高该平台长期系泊的可靠性,本文采用多体动力学方法与缩比模型试验方法,对核动力平台定位系统进行建模与验证。基于定位系统多铰连接的拓扑结构,结合多刚体动力学理论,建立了定位系统的多体动力学仿真模型。搭建了定位系统1∶9缩比模型试验平台,并选取2种典型工况进行验证。研究结果表明:定位系统多体动力学模型计算的系泊腿受力与实验结果符合良好,平均误差在2%以内。算例分析发现,系泊腿受力循环次数主要集中在低幅值高均值区域。本文模型试验验证了所提出的定位系统多体动力学模型的可行性与正确性,能够为定位系统系泊能力的评估提供参考和借鉴。

基于实测波频数据的海洋核动力平台多体动力特性评估

基于现有的渤海浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)实测数据,开展海洋核动力平台(Marine Nuclear Power Platform,MNPP)定位系统多体动力特性分析。建立MNPP定位系统的多刚体动力学模型,通过MNPP与渤海某FPSO的响应幅值算子(Response Amplitude Operator,RAO),计算FPSO船体实测数据与MNPP响应的比例系数;根据FPSO船体实测数据计算MNPP六自由度数据,并采用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法保留原始数据的波频成分,在此基础上计算定位系统的系泊回复能力和各铰节点的受力行为。通过与FPSO软刚臂系泊系统受力状态进行对比分析,验证MNPP定位系统在实测海况下设计的合理性。可为MNPP系泊结构设计和安全运行提供科学的分析手段。

不确定性下Bayes-DeepONet旋转机械故障报警方法研究

深度学习方法在旋转机械故障诊断中得到广泛应用,但现有的方法很少考虑数据和模型不确定性对诊断结果的影响,以致于实际应用中模型的泛化能力不足,精度无法保证。本文基于Dropout的近似变分推理与深度算子神经网络(DeepONet)模型无缝对接,提出一种基于不确定性下贝叶斯DeepONet模型的旋转机械故障预警新模型。使用大型压缩机案例,进行了方法验证,结果表明:考虑数据和模型的不确定性,所提方法具有非常高的准确性,实现对机组运行状态的实时监测和精准预警。

声功率极小值的产生机理分析

针对结构辐射声功率极小值产生机理尚不明确的问题,本文基于振动模态耦合声功率的正负对矩形板结构的辐射声功率极小值进行了研究。结合声辐射模态对结构振动模态的辐射效率进行了分析,研究了结构在不同流体介质中辐射声功率极小值的特性差异及其产生原因。结果表明:声功率极小值的产生主要与振动模态耦合相关,低阶奇-奇振动模态之间的耦合对声功率极小值有较大贡献。在本文中激励频率在第5到第6阶共振频率之间,第5、6阶振动模态耦合的声功率为负时,会较大降低矩形板的辐射声功率;水中矩形板的低阶奇-奇模态辐射效率高,模态耦合可以极大降低结构的辐射声功率并出现极小值。