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期刊信息/Journal information
中国舰船研究
中国舰船研究

许建

双月刊

1673-3185

cjsr@ship-research.com

027-88730832

430064

湖北省武汉市张之洞路268号

中国舰船研究/Journal Chinese Journal of Ship ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>办刊宗旨：高举创新的旗帜，加强技术交流，开展学术争鸣，提倡观念创新，推动理论创新与技术进步，促进舰船事业发展和海军装备建设现代化。读者对象：舰船行业的专家学者、大专院校的师生、科研院所的科技人员及相关领域的专业人员。
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    不同动力输出系统下多浮体波浪能转换装置性能研究

    杨雪儿彭伟张颖男于昕彤...
    113-121页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在对一种兼具防波效果的多浮体波浪能转换装置(MBFWEC)进行动力输出系统控制优化.[方法]应用OpenFOAM程序构建数值波浪水槽,模拟 5 种不同PTO阻尼(线性阻尼、定常阻尼、线性弹簧阻尼、速度平方阻尼、跳跃阻尼)作用下多浮体波浪能转换装置与波浪的相互作用.同时,比较不同PTO阻尼作用下波能转换装置的能量俘获效率和消波性能.[结果]结果表明,多浮体波浪能转换装置的波浪能俘获效率最高可达 52.6%,线性弹簧阻尼和跳跃阻尼作为基于线性阻尼的优化,对波浪能装置的波浪能俘获和防浪消波效果有一定程度的影响.综合考虑波浪能俘获和防浪消波作用,线性阻尼相比线性弹簧阻尼和跳跃阻尼更有优势.[结论]通过研究,找到了定常阻尼、速度平方阻尼等PTO的优势波浪区间,对多浮体的PTO阻尼设置优化有一定参考意义.

    多浮体波浪能转换装置动力输出系统阻尼能量俘获效率消波性能

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    船舶氢电混合动力系统建模与全生命周期碳排放评价

    褚玥陈俐管聪
    122-130页
    查看更多>>摘要：[目的]为全面评价氢电混合动力船舶的碳减排能力,提出全生命周期碳排放评价方法.[方法]首先,基于Matlab/Simulink平台建立动力系统能量流模型;然后,计算实船营运工况下的耗氢量和耗电量,进而得出全生命周期碳排放量;最后,针对不同电能来源和氢气来源,对碳排放进行敏感性分析.[结果]某内河渡轮的计算结果表明,相较于传统柴油动力系统,氢电混合动力系统在一个营运周期内可以减少30.24%的碳排放.敏感性分析结果表明,氢电混合动力系统的全生命周期碳排放并非必然优于传统柴油动力系统,故建议采用可再生能源进行制氢和发电,以大幅降低碳排放量(最多可减少 94.2%).[结论]研究成果可为绿色船舶的动力系统设计提供参考.

    氢电混合动力系统能量流模型全生命周期碳排放评价

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    船用微引燃甲醇发动机喷油器参数对燃烧和排放特性的影响

    吴德杨温华兵徐昌春李敬瑞...
    131-138页
    查看更多>>摘要：[目的]为改善大功率船用发动机燃烧、性能及排放,采用柴油微喷引燃甲醇喷射方式,研究发动机缸内燃烧和排放特性.[方法]基于一台大缸径船用ACD320 中速柴油机,建立柴油微喷引燃甲醇发动机三维仿真模型,研究喷油器参数(喷孔数与甲醇喷雾夹角γ)对大缸径船用甲醇发动机燃烧性能与排放特性的影响.[结果]研究结果表明:随着喷孔数的增加,缸内甲醇雾化效果较好,使缸内工质混合较充分,CA50 提前,燃烧持续期缩短,获得了较高的指示热效率和较好的燃油消耗率,并有助于降低碳烟排放,但会导致NOx排放量升高.但随着甲醇喷雾夹角的增大,指示热效率增大,能够获得较好的燃油经济性和较低碳烟排放量.当甲醇喷雾夹角位于柴油喷雾夹角时(γ>60°),缸内火焰传播速度较快,指示热效率较大,燃料燃烧较充分,获得碳烟最低排放量和最优燃油消耗率.[结论]分析结果可为发动机喷油器布置提供了理论依据.

    甲醇微喷引燃缸内直喷甲醇喷雾夹角排放

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    基于自适应蚁群算法的岛礁混合发电系统电源容量优化方法

    李维波彭智明张浩张茂杰...
    139-147页
    查看更多>>摘要：[目的]针对岛礁混合发电系统电源容量配置存在的问题,提出一种基于自适应蚁群算法(ACA)的优化方法.[方法]采用自适应蚁群算法作为核心优化工具,对岛礁混合发电系统的电源容量进行配置.通过采用自适应蚁群算法模拟蚁群寻食过程,在搜索空间中以可再生能源发电量作为信息素,通过全局搜索找到最优解,实现对可再生能源的充分利用.并以外伶仃岛为目标岛礁,搭建"风光柴储"微电网混合发电系统模型,采用自适应蚁群算法优化配置其容量.[结果]算法仿真结果表明,相较于改进灰狼算法和人工蜂群算法,自适应蚁群算法能够有效降低微电网混合发电系统的运行成本和对环境的污染,确保供电稳定性.[结论]所做研究能够有效增加微电网混合发电系统的供电稳定性,减少运行成本与环境污染,从而实现对能源的高效利用.

    混合发电系统自适应蚁群算法容量配置动态信息素经济性

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    基于多岛遗传算法的翼型多目标优化设计

    张之阳刘旭吴林艳陈少华...
    148-155页
    查看更多>>摘要：[目的]针对大型水平轴水轮机叶片运行工况复杂的问题,提出一种多目标优化算法.[方法]基于多岛遗传算法建立翼型优化模型,采用类形函数变换(CST)法对翼型进行参数化拟合,整个优化过程集成于Isight平台,实现自动优化.[结果]采用上述方法,选用NACA 63813/63815/63816 翼型作为初始翼型进行多目标优化,利用Fluent转捩模型对得到的翼型进行CFD数值验证,选择翼型攻角 5°时的升阻比、升力等为优化目标参数,得到优化后的翼型升力系数分别增大了 14%,15%,20%,升阻比分别增大了 14%,16%,28%.[结论]数值验证结果表明,优化后的翼型在多个工况点下的升阻比均高于同厚度原始翼型,在具有良好的水动力动性能的同时还提高了叶片的结构强度,相比于传统的翼型更适用于大型潮流能水平轴水轮机.

    水轮机多岛遗传算法多目标优化翼型类形函数变换参数化方法

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    鳍形浮子多自由度水动力性能研究

    张伟任增源许依凡张彪...
    156-166页
    查看更多>>摘要：[目的]为优化摇臂式波浪能装置的能量俘获(俘能)效果,针对平台支柱分流方案与浮子形状对装置俘能效果影响进行研究.[方法]首先,建立浮子运动的水动力学模型;然后,利用AQWA仿真软件,对平台支柱不同分流方案的多种鳍形浮子的水动力特性进行计算分析,得到鳍形浮子的波浪合力、幅值响应算子、附加质量及辐射阻尼等频域参数,以及位移、速度、加速度及激振力等时域参数;最后,研究平台支柱不同分流方案的各鳍形浮子的俘能宽度比.[结果]结果表明:不同平台支柱分流方案对鳍形浮子的频域参数影响较小,对时域参数的浮子运动位移影响较小,但对运动周期影响较大;双柱分流方案的 100°时鳍形浮子的俘能效果最优.[结论]基于所建立的仿真数值模型能够准确模拟多自由度鳍形浮子在波浪运动中的水动力学响应,可为振荡浮子式波浪能发电平台浮子形状的优化设计提供参考.

    鳍形浮子平台支柱分流频域分析时域分析水动力分析

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    基于输入-状态联合估计的漂浮式风机塔架结构载荷反演及状态分析

    王超崔明浩周楠陈鹏...
    167-175页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在研究波浪作用下漂浮式风机塔架的结构载荷反演方法及动力响应状态.[方法]以半潜型风机为研究对象,通过时域仿真模拟测量数据,并且基于漂浮式风机的频域仿真模型计算塔架的质量归一化模态,将二者作为输入-状态联合估计(joint input-state estimation,JIS)算法的输入,对漂浮式风机塔架开展结构载荷反演以及实时状态分析.[结果]结果表明:基于JIS算法,以塔架节点的仿真数据作为算法的输入,估计的塔根载荷以及塔架节点响应与仿真结果具有良好的一致性,实现了高精度的反演.[结论]反演结果验证了JIS算法的有效性,可以用于漂浮式风机的实时状态分析,保障漂浮式风机长期安全稳定运行.

    漂浮式风机结构载荷反演输入-状态联合估计实时状态分析

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    基于数字孪生的海上浮式发电平台连接器应力场预报方法

    曹宇甘霖张涛
    176-185页
    查看更多>>摘要：[目的]对多模块海上浮式发电平台连接器开展安全性评估时,为弥补因传感器数量有限而无法实时监测全域结构应力场的问题,提出一种基于仿真数据库的海上浮式发电平台应力场快速预测的数字孪生方法.[方法]通过将连接器的三维物理模型降阶为一维数字模型,在数字空间内对连接器的应力场数据进行插值推演,从而实现结构应力场的全域快速预报及可视化展示.[结果]结果表明,仿真模型与试验结果的吻合度较高,最大绝对误差为 8.61%;对于不同加载角度下的数据插值推演,当加载角度插值步长为 10°时,应力平均绝对误差为 1.98%;对于不同载荷下的数据插值推演,当载荷插值步长为 10 t时,应力平均绝对误差为 1.28%,实现了连接器应力场分布的快速预报与可视化展示.[结论]基于数字孪生技术所构建的连接器数字化模型可为海上浮式发电平台结构强度的快速动态感知及科学预测提供参考.

    海上浮式发电平台连接器快速预测数字孪生降阶模型

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    掺氢环境下含腐蚀缺陷X52天然气管道的结构强度失效机理研究

    曹宇陈鹏杨建功王德强...
    186-192页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在探究掺氢环境下含腐蚀缺陷管道的结构强度劣化规律.[方法]基于试验数据分析X52 钢在不同掺氢比例下的承载性能,采用非线性有限元方法研究X52 掺氢天然气管道在不同腐蚀缺陷下的结构强度失效机理.[结果]研究结果表明:掺氢比例增大到 50.0%时,管道在组合载荷下达到失效的位移最小为 2.58 mm,结构韧性劣化程度较大;掺氢比例为 25.0%时,缺陷深度越大,结构失效程度越严重,通过对正方形和圆形缺陷的对比,发现正方形缺陷的最大应力高于圆形缺陷.[结论]基于材料性能构建的含缺陷管道模型能够实现对不同掺氢环境下天然气管道服役状态结构承载力劣化程度的评估,所做研究可为新能源管道设计及健康监测提供工程化建议.

    氢能掺氢天然气管道腐蚀缺陷非线性有限元方法劣化程度

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    融合有限元理论的DMB方法及其在复杂超大型浮体上的应用

    陈永强张显涛
    193-201页
    查看更多>>摘要：[目的]将有限元理论融入离散模块梁单元(DMB)方法,优化集中质量刚度矩阵的求解方式,以使DMB方法更易于处理复杂超大型浮体(VLFS)问题.[方法]使用三维势流理论进行水动力分析并给出水弹性方程;引入有限元理论,将每个子模块离散为若干微小梁单元以求解刚度阵,并基于子结构法和矩阵理论推导集中质量刚度矩阵;处理复杂边界条件时,根据边界约束模式,采用划零置一法或是直接在刚度阵中增加约束项进行处理;处理复杂连接条件时,首先更改节点编号,然后再根据连接件的特点建立连接件约束矩阵并将其融入总刚度阵中.[结果]使用DMB方法计算复杂超大型浮体的位移响应时,在边界条件选取固定端和弹簧-阻尼端、连接件选取铰接、刚性连接和弹簧阻尼连接等情况下,所得结果与直接法吻合较好.[结论]研究表明,融合有限元理论的DMB方法能够方便、快速、准确地处理复杂超大型浮体在多种复杂工况下的水弹性响应.

    离散模块梁单元超大型浮体固定端弹簧-阻尼端弹簧阻尼连接

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