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期刊信息/Journal information
船舶工程
船舶工程

闻雪友

双月刊

1000-6982

cbgc@csname.org.cn

021-54591998-803

200032

上海市中山南二路851号

船舶工程/Journal Ship EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊系中国造船工程学会会刊，国家技术类核心期刊。在推动造船工业技术进步、促进船舶科研事业的发展、沟通会员单位之间的联系、报道学会动态和提供产品经济信息等方面发挥了重要的导向作用，已成为船舶及海洋工程领域中发行量大、覆盖面广的工程技术类刊物。
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    基于IGWO-MPC和NDO-ISMC级联算法的UUV轨迹跟踪控制器设计

    覃国样陈琦张进
    1-11页
    查看更多>>摘要：为了解决水下机器人(UUV)在受海流等复杂干扰力影响时的轨迹跟踪问题,设计了一种基于改进灰狼算法的模型预测控制(IGWO-MPC)和基于非线性干扰观测器的积分滑模控制(NDO-ISMC)级联的轨迹跟踪控制器.基于MPC方法设计了运动学控制器,提出利用在GWO算法中引入非线性收敛因子,基于个体经验和权重更新灰狼位置,以及反向学习策略所设计出的IGWO算法,来优化MPC的滚动优化求解过程,使机器人以期望的最优速度对给定位姿进行跟踪.基于IGWO-MPC运动学控制器得到的期望速度指令,设计了NDO-ISMC动力学控制器,该控制器利用NDO对干扰力进行估计,并对ISMC动力学输出控制律进行补偿以抑制扰动对跟踪精度的影响,同时输出扰动条件下机器人能够稳定跟踪上期望速度的控制推力.最后,利用MATLAB进行三维空间环境仿真,验证文章提出的将IGWO-MPC与NDO-ISMC算法级联的轨迹跟踪控制器能够使UUV在复杂水下环境下实现精确且稳定的轨迹跟踪.

    水下机器人轨迹跟踪模型预测控制灰狼算法非线性干扰观测器积分滑模控制

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    无人海上平台登临栈桥结构强度校核

    邱爽曾一勇刘传彬谢小波...
    12-17,33页
    查看更多>>摘要：针对目前无人海上平台登临系统安全能力不足、适应调整能力较差以及克服海况能力偏弱等问题,设计了一种可依据平台结构特点进行改造的新型无人平台登临栈桥.新型登临栈桥可进行伸缩、俯仰、水平旋转等3个自由度的运动,满足海上多种工况下的登临需求.对栈桥自身结构及安装栈桥的导管架平台的局部结构进行作业工况与极端工况下的数值模拟,借助建模及有限元软件分析不同工况下的位移和等效应力,对结构进行局部强度校核,验证该无人平台登临栈桥设计的可行性.结果表明:该登临栈桥设计可保障无人平台日常工作的安全和稳定,整体设计具有较高的安全冗余度,为今后的海上平台改造奠定了基础.

    登临栈桥强度校核无人海上平台结构设计

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    海水对UUV WPT系统的影响及耦合机构的补偿研究

    高国章于梓航李佳奇
    18-23,33页
    查看更多>>摘要：针对水下无人航行器(UUV)无线电能传输(WPT)系统的效率和稳定性问题,建立了水下WPT等效电路,并对其工作原理进行了数学推导和分析.以此为基础研究了海水环境对WPT电路性能的影响机理,推导出了WPT系统在海水中的传输功率及效率模型.由于在海浪和海流等水下外界干扰下电能传输机构的收/发端均会产生偏移,从而影响系统电能传输的稳定性和效率.为减小影响,分析了4种典型拓扑补偿电路结构,并给出了最优补偿电路选取原则.最后,在MATLAB平台进行验证,结果验证了数学推导的正确性以及补偿电路设计的有效性.研究结果可为类似水下无线供电系统的设计提供借鉴.

    水下无人航行器无线电能传输电路拓扑设计海浪海流干扰

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    基于双重非线性修饰的无人船航向保持自抗扰控制

    高诗杭张显库章沪淦
    24-33页
    查看更多>>摘要：为研究无人船的航向保持控制问题,设计节能稳定、鲁棒性强的船舶航向保持控制器.以"育鲲"轮船模为研究对象,根据其相关参数建立船舶Nomoto模型并进行线性自抗扰控制器设计.为了践行低碳航行理念,减少无人船实际航行过程中的能耗,引入双重非线性修饰环节,使用MATLAB的Simulink工具箱进行仿真研究.仿真结果证明:根据船舶Nomoto模型和相关参数建立的线性自抗扰控制环节参数整定简单,使用船舶线性及非线性模型进行仿真试验可验证其具有较好的稳定性和鲁棒性.基于现有研究,引入双重非线性修饰环节,使用非线性函数对控制器的输出信号进行非线性化处理,使系统在使用更低能量输入时可得到更好的控制效果,实现无人船航行过程中的节能目标.使用文章所提控制方法可很好地实现无人船航向保持控制,降低船舶航行过程的能耗,具有一定的工程实用意义.

    无人船航向保持双重非线性修饰自抗扰控制状态观测器

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    基于CFD的汽车运输滚装船参数横摇与减摇研究

    朱璇窦培林袁洪涛刘明琛...
    34-39页
    查看更多>>摘要：为探究船舶参数横摇发生条件,以一艘汽车运输滚装船为研究对象,采用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+建立虚拟水池并进行数值模拟.通过模拟静水中船舶横摇自由衰减,计算出船舶的横摇固有周期;采用控制变量法分别探究波高、波长、航速和遭遇频率等对船舶参数横摇的影响;为该船设计并搭载减摇水舱,分析减摇水舱对参数横摇的抑制效果.结果表明:在迎浪规则波中,当波浪达到一定高度,且波浪遭遇频率为船舶横摇固有频率的2倍时,该船的参数横摇最为剧烈;当减摇水舱固有周期等于该船的横摇固有周期时,减摇水舱对参数横摇现象有较好的抑制效果.

    计算流体动力学汽车运输滚装船参数横摇减摇水舱

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    大型邮轮甲板舱室肘板屈曲行为及强度分析

    吕政达周宏陈晨李孜秋...
    40-46页
    查看更多>>摘要：在满足结构强度的基础上,以生活区舱室肘板节点结构为研究对象,采用非线性有限元数值仿真与极限承载力试验相结合的方法,分析4种肘板类型屈曲破坏形式以及肘板的应力分布情况.分析结果显示:节点结构非线性有限元数值仿真结果与试验结果一致,肘板结构形式导致屈曲破坏发生的位置和结构极限承载能力发生变化,选取最佳的舱室肘板形式有利于提高结构的稳定性.基于轻量化需求,对肘板极限强度的影响参数进行相应的数值模拟分析,所得结果可为大型邮轮结构提供实用的设计建议.

    大型邮轮肘板极限载荷强度分析

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    晃动条件下大型液氢舱罐的动力学及热力学特性

    张健杨康史圣权
    47-55,63页
    查看更多>>摘要：大型液氢舱罐在不同海况下会呈现出复杂的动力学响应及热力学响应,并在很大程度上影响舱罐的安全,因此,建立一个数值模型来研究晃动条件下船用大型低温舱罐中液氢的动力学特性及热动力学特性.应用流体体积(VOF)方法捕获晃动过程中自由表面的波动,使用Lee相变模型来描述晃动过程中的蒸发冷凝现象并与已有试验进行对比验证.研究不同充注水平和晃动条件下液氢的自由表面形状和面积变化,舱壁压力变化,舱罐内气液温度变化以及相变引发的降压现象.结果表明:固有频率附近的晃动伴随着射流和破碎液面的产生,会对舱壁产生抨击压力;液面破碎程度越剧烈,液位越高,舱内压力下降速率越快;舱罐内气液温度演化经历了热分层、晃动混合和总体温升等3个阶段.研究结果对进一步理解非等温低温舱罐中流体的晃动动力学及热力学特性具有重要意义.

    液氢舱罐晃动效应动力学特性热力学特性降压

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    舱内双层液体晃荡特性分析

    方译彩朱仁庆卢莉莉
    56-63页
    查看更多>>摘要：基于计算机流体力学(CFD)技术,借助流体计算软件STAR-CCM+对舱内双层液体的晃荡特性进行了研究.对双层液体微幅自由晃荡开展数值模拟,计算了自由液面和油水交界面运动固有频率,并与线性势流理论计算结果进行了对比.将数值模拟结果与试验结果进行对比,分析了单、双层液体在不同激励条件下的晃荡特性.结果表明:分层液体每个晃荡模态都存在两个固有频率,且上层液体的固有频率更高,而单层液体仅有一个固有频率且随着黏度增大而降低;相较于单层液体,双层液体的自由表面晃荡更小,且存在一定的相位滞后,从而降低了压力冲击幅值;双层液体油水交界面相对自由表面运动更缓慢,上层液体对下层液体的运动有抑制作用.

    分层液体晃荡数值模拟流体体积法自由衰减

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    船用柴油机涡轮辅助EGR系统多参数优化匹配研究

    王广夫祝彦兵张子悦张琨...
    64-72页
    查看更多>>摘要：为获得柴油机、排气再循环(EGR)系统和涡轮增压系统的耦合优化匹配运行规律,以SC7H两级增压柴油机为研究对象,在GT-Power软件中搭建并校核原机一维模型,并进一步建立了涡轮辅助EGR两级增压柴油机一维模型.针对涡轮辅助EGR与两级增压耦合系统的匹配问题,提出了基于过量空气系数λ和EGR率需求的三步骤匹配计算流程.匹配规律显示:高/EGR涡轮匹配流量比和高/低压级压比比基本呈线性关系,涡轮辅助EGR进排气压差随压比比增大先增加后减小,在压比比为1附近取最优,比高压EGR高35.35 kPa,涡轮辅助EGR具有更优的泵气过程.建立全连接神经网络优化代理模型并采用NSGA Ⅱ算法开展耦合系统多参数多目标优化研究.结果显示:涡轮辅助EGR具有更优的BSFC和NOx排放效果,在Tier Ⅲ的加权NOx排放限值条件下,涡轮辅助EGR可调两级增压系统的全负荷加权油耗比传统高压EGR可调两级增压系统低5.20 g/(kW·h).

    柴油机废气再循环两级增压匹配方法油耗与排放

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    基于一次回归正交设计的船舶柴油机掺烧丁醇性能优化

    杨晨曦才正黄朝霞范金宇...
    73-81页
    查看更多>>摘要：为优化丁醇-柴油双燃料发动机的性能,以4190ZLC-2型船用中速柴油机为原型,利用AVL-FIRE仿真软件建立双燃料发动机高压循环模型,并通过原机验证模型的准确性.在确定丁醇掺混比例为20％后,运用一次回归正交试验设计方法对燃油系统5个参数进行优化,找出指示功率最大值和NOx排放量最小值的参数组合.结果表明:建立的指示功率、NOx排放量预测模型的准确度较高,可用于参数优化匹配研究;指示功率最大参数组合为废气再循环率0％、进气压力0.233 MPa、进气温度325.15 K、喷油提前角22.6℃A、喷油孔直径0.26mm;NO排放量最低参数组合为废气再循环率12.5％、进气压力0.173 MPa、进气温度355.15 K、喷油提前角16.6℃A、喷油孔直径0.32 mm;相较于原机,优化后的指示功率和NOx排放量分别提升7.4％和降低98.3％.

    双燃料发动机一次回归正交NOx排放量指示功率丁醇

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