清淤射流泵流场数值模拟及其参数对性能影响分析

文章采用基于RANS方程的数值模拟方法研究了清淤射流泵的性能,建立了基于CFD技术的清淤射流泵流场分析方法,重点分析了清淤泵喷口间隙、内部结构、出口半径、进口压力等关键参数与流场之间的规律,给出了射流泵流体流动机理,提出了采用QhVh(底部流量与平均速度的乘积)来评价最佳射流泵及作业距离h。文中的射流泵流场数值模拟方法可为该类射流泵设计提供分析评估手段和实用工具。     

射流泵内压力分布研究

本文采用CFD模拟了射流泵中的流动情况,并对射流泵结构进行优化设计以抑制空化。采用不同湍流模型发现计算结果类似,雷诺应力模型相对来说与实验数据更为相符。随着流量比的增大,最低压力点位置由喷嘴出口平直段衔接处向喉部衔接处转移。随后本文对这两处位置进行优化,取消喷嘴出口平直段,采用渐缩喷嘴,模拟结果显示该方案能有效消除喷嘴处的静压低压区;对喉部衔接处进行光顺化处理能有效提高该处的最低静压值。本文的计算结果能为射流泵优化设计提供参考。     

基于CFD和响应面方法的最小阻力船型自动优化

计算流体动力学CFD方法凭借其较高的计算精度和获取更多流场信息的能力逐渐成为新船型设计重要手段.文章利用iSight多学科优化平台建立了一套船型优化系统,集成了CFD技术、船型变换及自动生成技术和响应面代理模型技术和组合优化算法.编制了船型参数变换和生成系统实现了船型变换和CFD计算程序Shipflow输入数据的自动连接;通过对主要船型参数的控制,实现整个船型优化流程的自动化.采用了进化遗传算法(GA)与二次序列规划法(SQP)相结合的二阶组合优化方法实现了从全局探索再到局部空间寻优的整个流程.同时,将响应面近似模型(RSM)引入到优化进程中,解决了计算精度与优化效率间的矛盾,使得高精度的CFD分析工具融入到船舶优化设计进程中成为可能.最后利用该系统对一条设计船的阻力性能进行了优化.     

基于响应面法的矢量水听器壳体优化设计

随着海洋探测不断向深海迈进,大深度耐压矢量水听器成为未来发展的重要方向,矢量水听器的设计还应满足小尺寸、低密度的要求。针对耐压强度大与小尺寸、低密度之间相对矛盾的问题,本文在有限元软件中建立水听器耐压壳体三维模型,求解其内部应力分布,分析壳体的耐压失效形式,运用响应面法分析各设计变量对于目标参数的敏感度,对壳体结构尺寸进行优化,优化后的水听器密度从1.25 g/cm³降低至1.03 g/cm³,可以满足耐20 MPa水压的工作要求,达到理想的设计效果。     

基于响应面法的强力甲板结构优化设计

对于大型散货船,强力甲板是船体承受总纵弯矩及局部载荷的主要构件。特别是在压载工况下,强力甲板易出现结构问题,因此合理的强力甲板设计对船舶结构安全性和经济性十分重要。提出了基于响应面法的船体结构优化方法,并对一艘76 000 DWT散货船货舱段的强力甲板结构进行优化设计以验证该方法的有效性。在不同板厚尺寸、相同工况下进行甲板参数的灵敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力的基础上,应用响应面法的均匀设计试验方法,得出该舱段强力甲板最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度以及规范要求的最小厚度的约束条件下,对该舱段的强力甲板结构厚度进行优化。所得的优化结果说明该优化设计方法在实际工程中具有应用价值。     

大型集装箱船舶优化设计中响应面法的应用

在水上货物运输中,集装箱船以其自身的优势得到广泛应用。由于此类船型主要是以便于集装箱的装卸作为设计依据,从而使得船型结构存在一定的不足,如果出现过大的扭转便会造成船体变形。为了解决这一问题,应当对集装箱船舶的结构进行优化设计。在各种优化设计方法中,响应面法的效果比较好。因此,可在集装箱船舶优化设计中对该方法进行合理运用。从大型集装箱船舶的结构特点分析入手,论述了响应面法在大型集装箱船舶优化设计中的具体应用。     

基于响应面法的船底纵桁结构优化设计

提出基于响应面法的船体结构优化方法,对一艘76 000 DWT散货船货舱段的双层底纵桁进行优化设计以验证该方法的实用性。在不同板厚尺寸、相同载荷作用下进行纵桁参数的敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力、最大剪切应力的基础上,应用响应面法的正交组合设计试验方法,得出该舱段船底纵桁最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度、规范要求最小厚度的约束条件下,对该舱段的船底纵桁结构厚度进行优化。     

基于响应面法复合材料船舶开孔板架优化设计

复合材料板架作为轻量化船舶的主要构件,其设计是否合理对船舶本身的安全性和经济性具有重要意义。基于响应面法和有限元仿真,从结构重量和稳定性两方面着手对复合材料船舶开孔板架进行多目标优化设计。借助Ansys Workbench计算平台,对复合材料开孔板架进行静力学计算、特征值屈曲分析和响应面优化设计,获得一系列板架设计方案的稳定性参数和重量特征。优化过程中应用DOE试验设计技术和RSO响应面优化模型,确定采样点位置并拟合构造标准三维响应曲面。采用多目标遗传算法生成初始样本点,获得最佳设计方案。结果表明：面板厚度对板架重量和屈曲能力的影响最为敏感;优化设计方案减重效果较好,抗屈曲能力明显提高。该优化设计具有一定的实用价值,能为复合材料船舶改进优化、轻量化应用等提供有益参考。     

基于响应面法的水下滑翔机联翼布局优化设计

为分析水下滑翔机联翼布局对水动力性能的影响,提出一种联翼布局的外形参数化方法,选取几何展弦比为6的联翼式水下滑翔机为初始构型,采用单因素法对各参数对滑翔机水动力性能的影响进行分析,并采用响应面设计中的效应面法（Box-Behnken Design, BBD）对滑翔机的联翼布局进行优化设计。结果表明：相比于初始构型,响应面法优化后的构型在保证稳定性的基础上将升阻比有效提升了8.19%。研究成果可为水下滑翔机联翼布局设计提供一定参考。     

基于响应面法的边坡稳定可靠性分析

结合简化Bishop法,利用响应面法将以安全系数表示的隐式极限状态方程拟合成近似的、显式极限状态方程.将相关的土性参数独立化,然后按JC法计算边坡稳定可靠度指标.结果表明此方法计算效率高,精度能够满足工程要求.     

基于数值模拟和模型试验的泥泵优化设计

结合数值模拟和模型试验,基于流体仿真软件,采用标准k-着湍流模型,模拟大型泥泵的三维流场,预测泥泵的水力性能,并采用增大叶片包角,减小叶片出口角、调整叶片型线等方法对叶片进行优化,最高水力效率达到86%;基于相似定律,按照1颐4的比例设计制造模型泵,在试验台上进行外特性试验。结果证明,优化设计的大型泥泵效率与预测相符,验证了高效泥泵的设计方法。     

基于神经网络的船舶空调设计参数优化

针对当前船舶空调设计参数优化精度低的问题,以提高船舶室内舒适度为目标,提出了基于神经网络的船舶空调设计参数优化方法。首先对影响船舶室内舒适度的空调参数进行分析,将其作为神经网络的输入,采用船舶室内舒适度为神经网络的期望输出,然后通过神经网络的自适应和学习能力,对空调参数和船舶室内舒适度之间的关系进行非线性映射,建立船舶空调设计参数优化模型,最后采用Matlab编写船舶空调设计参数优化程序进行仿真实验,结果表明,神经网络可以获得船舶空调设计参数最佳组合,提高了船舶空调设计参数的优化精度,改善了船舶室内舒适度,最大程度发挥了船舶空调作用。     

叶轮参数对020Q84喷水推进轴流泵性能的影响

轴流泵作为喷水推进器的核心部件具有推进效率高、抗空化能力强、噪声低等优点,运用计算流体动力学CFD软件-FLUENT基于标准k-ε紊流模型及SIMPLE算法对020Q84喷水推进轴流泵内部流场及其运行特性进行三维数值模拟,探讨了叶轮参数对轴流泵性能的影响.该研究对轴流泵设计人员具有一定的参考价值.     

基于C/S架构的离岸船舶信息管理模型

为了提高离岸船舶的实时管理和信息监控能力,提出基于云计算信息融合调度的离岸船舶信息管理模型,在嵌入式的Linux内核环境下进行的离岸船舶信息管理系统的软件设计。离岸船舶信息管理系统的开发包括信息调度算法设计、软件开发、通信网络模块开发3个部分,系统的功能模块主要包括了船舶数据库模块、程序加载模块、信息调度处理模块、通信模块和客户端与服务端模块等。在云计算环境下实现离岸船舶信息的交叉编译和多模控制,系统网络结构设计为C/S架构,实现船舶离岸信息管理和安全控制,在APP中对信息管理系统的业务逻辑进行封装,实现软件集成开发和通信测试。仿真结果表明,该系统能实现离岸船舶信息的有效管理,信息调度过程中的查全性和召回性能较好。     

基于ISIGHT圆柱绕流的换热强化与减阻优化设计

圆柱绕流在工程应用中十分普遍,大到海洋结构物,小到微型换热器均有其身影,其中控制圆柱的排布对主圆柱的最终性能有着举足轻重的影响。为研究圆柱绕流系统的换热强度及减阻性能,本文利用ISIGHT优化平台强大的集成能力,实现利用ISIGHT驱动Gambit,Fluent软件并寻求最优参数组合的设计流程。研究发现,在Re=200时,与单圆柱系统相比,通过合理布置控制圆柱的方位参数(间隙率L/D=2,夹角degree=30°时),在提高换热性能的同时,还能减小圆柱阻力的优良结构。全程采用参数化设计,自动化寻优,提高了设计效率,为圆柱绕流提供了一个新的优化思路。     

基于遗传算法的消磁绕组优化设计

介绍遗传算法在消磁绕组优化设计中的应用,并结合有限元数学仿真对算法进行试验验证。该算法优化精度高,求解收敛性好,不仅能够对消磁绕组安匝量进行优化,而且能够对消磁绕组布置位置进行优化。     

基于凹槽结构的泵喷推进器梢涡控制效果及计算方法

为了降低泵喷推进器的辐射噪声,借鉴航空发动机处理机匣技术,在泵喷推进器导管内壁上开设凹槽结构,达到降低泵喷推进器转子梢涡强度、抑制梢涡空化的目的。针对某型泵喷推进器,采用结构化网格,对比分析了无凹槽和有凹槽喷泵喷推进器的梢涡强度,结果显示,导管凹槽能够有效削弱梢涡强度;分析了湍流模型、网格数量和时间步长对计算结果的影响,初步建立了导管凹槽梢涡抑制效果的数值计算方法,研究结果为泵喷推进器梢涡控制提供了新的技术路径和技术支撑。     

基于SBD的局部气垫双体船快速性优化设计

局部气垫双体船是一种新型高性能船舶,其气垫高度、片体间距、气封泄流高度等因素对快速性具有重要的影响。文中基于SBD(simulation based design)技术,采用非支配解排序遗传算法分别对局部气垫双体船在越峰段与设计航速段的总阻力值进行双目标优化设计。结果表明:在优化目标所在的航速范围内获得了较好的效果,体现出该优化方法在局部气垫双体船阻力性能优化设计中的优越性。