- 薛河;王双;王正;王帅;杨宏亮;
为了准确快速获取含缺陷结构材料裂纹前缘的SIF，本文基于扩展有限元法，分别从收敛性、计算精度以及网格尺寸对计算结果的影响角度出发，通过标准CT试样获取三维裂纹前缘SIF，并与传统的围道积分法和公式解析解的计算结果对比分析，得出基于扩展有限元法所获取的三维裂纹前缘SIF变化规律。结果表明：随着网格尺寸的增加，扩展有限元法可以保证足够的收敛性与稳定性；沿厚度方向SIF大小呈逐渐递增再递减对称分布，表明含缺陷结构中的裂纹总是从内部中间开裂；扩展有限元法对网格的依赖程度低，在网格数量与类型选取适当的前提下，使用扩展有限元法得到的SIF计算值与理论值吻合度较高。
2022年03期 v.44 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 2298K] [下载次数：844 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：14 ] |[阅读次数：1 ] - 李广生;原春晖;陈美霞;
将子结构法应用到陆上截断舱段振动特性的修正中。在物理坐标下，通过动态缩聚法将相邻舱段的阻抗矩阵缩聚到截断舱段连接处，并加到截断舱段的动力学方程中，实现对截断舱段动力学特性的修正。进一步采用多级子结构法，将舱段按组成部件划分为若干级子结构，通过多级的缩聚和组合，提高了修正计算的速度。在模态坐标下，采用自由界面模态综合法，将各子舱段的模态结果综合起来，得到整体模型的动力学参数。研究了界面力自由度对子舱段模态综合结果的影响，讨论了保证基于试验的主舱段与基于仿真计算的相邻舱段之间模态综合结果的精度所需考虑的界面力的必要自由度数量。最后，探讨了多级子结构法与模态综合法的结合在陆上截断舱段振动特性快速修正中的应用前景。
2022年03期 v.44 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2340K] [下载次数：225 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 杨斌;韩月;周利;孙乾洋;
本文采用二维离散元法模拟碎冰与船舶的相互作用。运用海冰粘弹性的Kelvin模型，结合船舶与碎冰的耦合运动，通过Newmark法求解三自由度船舶运动方程，计算船舶航行于碎冰区的碎冰载荷。与相关文献进行对比，验证本文数值模型的可行性。研究海冰不同的弹簧系数、粘性阻尼系数与摩擦系数对碎冰载荷的影响。结果表明：二维离散元数值模拟满足计算要求；相比于粘性阻尼系数，弹簧系数与摩擦系数对碎冰载荷影响更显著。本文的研究可为极地船舶碎冰阻力设计和船模实验提供理论帮助。
2022年03期 v.44 13-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 2703K] [下载次数：280 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：2 ] - 王艳华;
为保障船舶航运安全，研究船舶碰撞过程船体表面动力学数值仿真方法。考虑船舶的尺寸参数与材料性能参数，选取随动强化模型仿真船舶材料构建船舶有限元模型；设置碰撞速度、角度与位置，材料属性，接触力、摩擦力以及水流对船体的影响等参数，采用Ansys有限元软件内的显示动力学模块求解船舶碰撞过程船体表面动力学方程与能耗耗散方程。结果表明，船舶碰撞过程中损伤通常存在于碰撞区域内，以塑性变形为主；被撞船碰撞角度一致条件下，碰撞力上限值、均值同碰撞速度间呈正比例相关；碰撞速度一致条件下，碰撞力均值同碰撞角度之间呈反比例相关；碰撞角度同碰撞时间之间成正比例相关。
2022年03期 v.44 21-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1705K] [下载次数：265 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 吕一品;吴锦涛;李向林;杨银拴;
超空泡技术可以大幅提高水下航行体的速度，但在实验中往往受入水状态的影响而运动失稳，针对该问题本文研究航行体的多稳态运动。基于动力学行为分布图和相轨迹图判定了航行体系统具有稳定运动、周期振荡、非周期混沌振荡3种稳态运动，以及稳定运动与周期运动共存、周期运动与混沌运动共存2种多稳态运动现象。并采用仿真工具验证了航行体的多稳态运动。从原理上定性解释了入水状态对航行体稳定性的影响。
2022年03期 v.44 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2356K] [下载次数：223 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 王安琪;马宁;顾解忡;封培元;王廷昊;
船舶在随浪中航行时，受到波浪影响，会产生间歇性的异常高速现象，即“high runs”，它反映了一种船速相对于波形高速前冲的危险状态，本文采用“波浪中增速骑浪”指代这一现象。基于统一理论，采用耐波性和操纵性耦合的六自由度弱非线性模型进行求解，对其展开数值计算和统计分析。通过探讨，论证标称航速作为波浪中增速骑浪现象发生判定依据下限的合理性和必要性，对不同波浪谱下high runs和横甩2个维度船舶的运动特征进行统计分析，初步得出了波浪谱越窄船舶增速骑浪和横甩的发生概率越大的结论，并初步探讨了high runs作为横甩前兆的统计学意义。
2022年03期 v.44 31-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 2254K] [下载次数：145 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 马大勇;李安卓;
船舶转弯过程中的形态结构是船舶运动控制研究的重要课题之一，由于船舶转弯过程中会受到波浪的影响，所以在对船体形态结构仿真时，要充分考虑不同海况下，波浪对船舶转弯的影响程度，以确保仿真结果的准确性。船舶转弯过程中航向角会发生一定程度的改变，为此，围绕航线角的变化展开对船舶转弯过程中船体形态结构的仿真研究，为船舶总体设计提供参考依据。
2022年03期 v.44 38-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李冬琴;刘家昊;陈练;杜易洋;
针对舰船航行功能体系较为复杂的特点，引入故障树中概率重要度的概念对舰船航行功能体系进行功能易损性分析。建立舰船航行功能毁伤树模型，并对其进行定性和定量分析，将底事件的概率重要度作为底事件功能易损性的评价指标。分析结果表明该方法对舰船功能易损性分析具有一定的参考意义，是解决该问题的一种途径。
2022年03期 v.44 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1561K] [下载次数：277 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] - 陈国成;胡卫东;宋修益;
采用Schultz对钙质生物污损状况的粗糙度量化和分级，确定了钙质生物污损导致的船舶表面粗糙度函数。基于边界层相似定律，根据相应的船舶表面钙质生物污损粗糙度函数，采用自编的程序，计算和分析了5艘实例船舶在不同钙质生物污损下的阻力增加与船舶长度及速度之间的关系，绘制了相应的实际阻力增加速度曲线。利用实际的阻力增加-速度曲线预测了实例船舶在不同钙质生物污损状况对船舶的摩擦阻力增加和能效增加的影响。结果表明，在重度钙质生物污损下，5艘实例船舶的阻力系数增加为161%～235%，其中的商船，集装箱船和油轮的有效功率增加分别为109%和82%。
2022年03期 v.44 48-52+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1945K] [下载次数：247 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：1 ] - 陈端迎;刘宝华;王彬;吉寒冬;
在水下航行姿态优化问题的研究中，存在滤波实时性不高，系统鲁棒性差等问题，提出一种信息融合姿态解算方法。该种姿态解算方法基于四元数惯性系统数学模型，并对MEMS传感器信号预处理，将惯性模块的测量数据与观测数据进行向量积，通过PID控制器进行调节，互补滤波对角速度进行修正，利用龙格库塔法对四元数微分方程进行更新求得更精确的姿态角数据。仿真结果表明，提出的方法较传统姿态解算具有更好的精度以及鲁棒性。
2022年03期 v.44 53-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1810K] [下载次数：164 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 赵俊波;葛锡云;周宏坤;
为解决无人艇(USV)直线航迹跟踪工程应用中的航迹转向阶段航向角波动大、航向角曲线不平缓的问题，考虑到航迹切换点圆半径参数R对航向角曲线平缓度的影响，本文以参数R为优化对象，并以横向偏差累积结果为目标函数，提出一种基于二分法查找的参数寻优方法，并且以经典的基于LOS制导律与PID控制律的航迹跟踪算法为设计基础，给出了航迹跟踪算法优化设计方案。最后，通过Matlab仿真验证了本文设计方法的有效性。仿真结果表明，本文的优化算法适用于USV直线航迹跟踪问题，并且能使USV在航迹转向阶段快速且平稳地跟踪下一段期望航迹。
2022年03期 v.44 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2347K] [下载次数：372 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：1 ] - 刘涛;
自主、高效巡航是对无人船提出的基本要求，为满足这一要求，需要为无人船配备路径规划系统。通过该系统，能够在无人船遇到障碍物时重新规划路径，使无人船避开障碍物，顺利到达目的地，完成任务。人工势场法是路径规划常用的一种方法，实际应用中发现该方法存在不足，为满足无人船路径规划需要，对人工势场法进行模糊改进。
2022年03期 v.44 63-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1564K] [下载次数：466 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：2 ] - 顾梦霞;
为提升船舶航行数据自动采集的实时性、完整性，并保证采集数据的质量，设计人工智能的船舶航行数据自动采集系统。数据感知设备采集船舶航行相关数据，采用卷积神经网络部署动态网络节点，利用时间反转镜方法控制网络信道的均衡程度，数据管理模块通过执行器下达执行指令，控制数据的读写、交互缓存等，并对数据实行滤波处理后，再次利用卷积神经网络获取船舶航行数据识别的关键字，并将该数据并存储至数据库中。测试结果表明：该系统的信道均衡偏差波动范围小，信道干扰率低，连通性好，能够采集多维度船舶航行数据，数据质量高；采集数据能够为船舶航行提供可靠依据。
2022年03期 v.44 67-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1682K] [下载次数：206 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 黄磊;李慧;张媛;
为实现智能避障，确保船舶航行安全，设计基于网络感知信息的船舶航迹规划智能避障方法。高效感知船舶本身及附近环境信息，精准获取船舶本身及附近船舶位置信息。依据位置信息构建船舶航迹规划中碰撞危险度模型，判断本船是否存在碰撞危险。若存在碰撞危险，则采用模糊神经网络智能控制船舶航行方向完成智能避障。试验结果表明：该方法可精准感附近信息，在简单与复杂航迹环境下均能够实现智能避障；本船与附近船舶距离高于安全距离，船航向角变化曲线平稳、无抖动情况，确保船舶航行安全。
2022年03期 v.44 71-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K] [下载次数：224 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ]
- 王军;陈静升;陈浩;马李琛;侯宇;林小龙;
利用计算流体力学（CFD）软件AVL-FIRE对柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟。研究标准喷油量和标准含油量2种工况下不同掺水比例对于乳化油燃烧放热率、缸内温度、压力、NO_x、碳烟等影响。研究表明柴油掺水乳化能够降低其燃烧产生的碳烟量，与纯柴油相比最大可降低43.8%碳烟排放，减排效果明显；标准喷油量下随着掺水比例的增加NOx生成量降低，在标准含油量下，NO_x生成量随着掺水量的增加而增加。即使乳化油掺水比例相同，在不同工况下的燃烧特性也存在明显差异。
2022年03期 v.44 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K] [下载次数：130 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张聪;田亚奇;杨磊;
目前国内承建的吊舱推进船舶的吊舱设备主要依赖国外进口，但也逐渐开始国产化。吊舱推进轴系与传统桨轴系统轴系结构上有较大不同，如吊舱推进轴系较短而各段直径相差较大，材料也不尽相同，不能直接视为均质等截面轴，且受到的激励较多，研究其动力学特性及减振降噪，对于吊舱推进器研发阶段的低噪声设计具有重要意义。基于解析法，建立吊舱推进轴系的动力学模型，并通过与有限元法结果对比验证了方法的正确性。依据此模型，分析了轴承刚度、激励点、电机转轴尺寸对于受迫振动特性的影响。结果表明：轴承刚度的变化主要影响轴系中高阶共振峰的频率；在低频范围，螺旋桨的激励作用更加显著；电机转轴长度较长、直径与相邻轴段相差较大时，整体轴系在低频段会有更多振动响应。
2022年03期 v.44 94-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2344K] [下载次数：315 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 何强;陈丹;杨城;
利用AVL＿Boost仿真软件，搭建某船用二冲程柴油机仿真模型，该模型采用Woschni/Anisits燃烧模型，Woschni 1978传热模型，利用船用二冲程发动机台架试验数据进行仿真模型的验证。结果表明，误差在允许范围内，证明仿真模型的可靠性。在此模型基础上，分别对不同转速变化、喷油定时、排气正时进行仿真优化，并对喷油定时以及排气定时最佳组合进行匹配性研究，从而实现主机部分负荷优化运行，为其他船用二冲程主柴油机的设计及运行管理提供参考。
2022年03期 v.44 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1994K] [下载次数：411 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：1 ] - 冯明;刘艳年;
本文介绍船舶推进系统的基本结构、分类以及核心部件，总结船舶推进系统中的推进电机模型、逆变器模型、推进器模型、船舶阻力模型和船舶推进模型，研究了基于神经网络以及支持向量机的故障诊断和预测技术。本文研究对船舶推进系统的发展具有推动作用。
2022年03期 v.44 107-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1430K] [下载次数：570 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 冯志鹏;余又红;邹恺恺;
为研究压气机转子叶片弹性变形对气动特性和结构性能影响，采用商业软件Numeca和Ansys用流固耦合的数值计算方法，研究跨声速转子叶片在考虑气动载荷和离心载荷共同作用下的静气动弹性变形，分析不同材料属性对叶片静气动特性的影响。结果表明考虑叶片变形后的气动特性曲线往右边移动，更加贴近实验数据。由于气动载荷和离心载荷的作用形式不同，材料属性的不同会导致叶片变形量各成分比例不同，也会对叶片不同位置的应力产生不同的影响。
2022年03期 v.44 111-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2147K] [下载次数：310 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 吴爱娟;
构建船舶汽轮发电机组负荷扰动控制数学模型，有效控制负荷扰动，降低负荷频率偏差。采用船舶发电机组负荷扰动模型获取负荷扰动下发电机组的影响参数，采用时间差分误差比例优先级采样方式采集负荷扰动数据，并输入神经网络，通过网络的离线预学习阶段输出负荷扰动控制参数。网络在线应用阶段，通过发电机组影响参数与频率控制质量标准指标设计奖励函数，结合控制参数，输出负荷扰动控制结果。实验证明：该模型可有效快速控制负荷扰动，确保发电机输出功率稳定，汽轮机进气量快速恢复标准值，降低区域控制误差；在不同负荷扰动下，该模型快速控制负荷扰动，降低负荷频率偏差，控制时间均在100 s以内，且超调量小。
2022年03期 v.44 117-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1802K] [下载次数：133 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 孙月秋;
基于舰船发动机燃油电磁阀驱动电路，分析电磁阀电流特性与故障情况下的电流特征，发现燃油电磁阀的电流波动，对电磁阀故障具有重要影响。因此，利用小波包分解技术重构电流信号，提取电流信号的频带幅值，将其作为舰船发动机燃油电磁阀不同故障的特征向量，将该特征向量输入多输入层卷积神经网络中，经过训练、测试的多输入层卷积神经网络可以准确输出电磁阀的不同故障类型。实验结果表明，该方法可准确提取舰船发动机燃油电磁阀故障信号中的各类状态特征，诊断出电磁阀正常、弹簧断裂和阀芯卡死的故障类型，可靠性高。
2022年03期 v.44 121-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1664K] [下载次数：163 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ]