水电站多元场景水下智能巡检关键技术与实践

针对运行期水电站多元场景下复杂结构与环境水下检查的重大难题和迫切需求，以雅砻江流域梯级电站为典型场景，对比分析水电站水下检测环境与海洋开放水域场景的差异，该文提出了复杂场景下水工建筑物水下智能巡检实施的技术路径，构建了水下检测机器人系统装备、超长距离水下供电与通信、水下精确导航与定位、大断面快速精细检测、巡检过程实时监控和缺陷信息智能分析等关键技术体系，进而形成水工建筑物多元应用场景的系统解决方案。该文重点在典型水工隧洞结构和高山峡谷区半开放水域开展多元化应用实践，实现了水工建筑物智能巡检与安全管控，提升了流域梯级电站电力生产经济效益，大幅降低了传统检测成本。该研究成果与实践经验可促进水电枢纽水下智能巡检技术发展，具有重要的行业推广意义。     

Wiener过程在非线性退化建模中的应用

针对Wiener过程为线性随机过程而产品性能退化为非线性的情况,提出一种时间尺度转换方法,首先通过时间尺度转换把非线性退化数据转换成线性退化数据,采用Wiener过程对其进行建模分析,然后通过时间尺度逆转换实现产品在原有时间尺度下的可靠性评估。给出了Wiener过程参数估计的步骤和方法,并以某型导弹电连接器的加速退化数据为例,阐述了基于时间尺度转换的Wiener过程在非线性退化建模中的应用。结果表明,时间尺度转换方法成功实现了电连接器的可靠性评估,从而拓展了Wiener过程的应用范围,为非线性退化建模提供了一种有效途径,并为退化型产品的可靠性评估提供了可行的思路。     

广西近岸海域水下平原表层沉积物中有机质分布及其积累

【目的】研究广西近岸水下平原表层沉积物有机质的分布和积累,了解有机质的扩散和现状。【方法】以钦州湾口水下斜坡为界,东至铁山港口外古滨海平原的20m以浅的广西近岸水下平原为研究区,依据2007~2010年广西近岸海洋环境地质调查资料,分析该区海底表层沉积物和钻孔有机质的分布、关系和积累特征。【结果】表层沉积物有机质含量频率f分布不均;研究区可划分出3大类沉积环境和5种亚环境,在其间的有机质分布含量差异较大,对沉积环境的选择性较强;有机质分布与沉积物粒度参数也有较大关系,随着粒径(φ)和分选系数增大而升高,沉积物粒度正偏有利于有机质积聚;有机质随沉积动力减弱而聚集,以平均粒径衡量的话,呈现指数增长规律;在不同的沉积环境有机质序列有指数、线性、对数递增关系,表明不同的积累阶段;随着沉积物粒级变细,在3~6φ粒级段出现有机质吸附积累拐点,而且有机质与粘土有共聚性;在研究区西北部监测站位的有机质具有明显的年际变化,观测期间总体增幅0。【结论】虽然根据沉积物质量评价标准表层有机质尚未超标,但结合本底值计算得出的积累系数显示水下平原西北部、西南部、南部位置均出现富集,对应着不同的来源和影响程度,是陆源输入在水动力分配下聚集的结果。     

水下超声速气体射流初期流场特性的实验研究

实验研究三维水下超声速气体射流,重点分析气体射流初期气泡运动演化过程,对射流初期数值模拟结果做相关辅证.同时引进非圆整度概念,定量分析水下气体射流初期气泡运动及形态变化的某些规律,得到一些实验分析结果,为工程实践提供了有用的参考数据.     

水下卧式采油树传热特性分析及输油管路保温设计

水合物防治是水下采油树流动安全保障需重点考虑的问题,而温降是水合物形成的重要因素;同时,采油树的密封设计、材料选择均与温度密切相关,因此必须对水下采油树进行传热特性分析.针对南海某特定油田环境,并结合水下采油树结构特征,建立了水下采油树本体、出油管的简化传热计算模型,确定了其稳态、非稳态的传热控制方程组及相应边界条件和初始条件.采用Fluent软件对水下采油树进行稳态及非稳态传热模拟,针对不同原油入口温度、海水温度,得出采油树温度分布及出油管内壁温度随时间的变化规律.通过对加装聚氨酯复合材料的采油树出油管模型进行温度场模拟,得到不同原油温度、海水温度下保温层厚度和冷却时间的关系.综合稳态、非稳态分析结果,提出采油树出油管保温层厚度的计算公式.     

基于单波束测距声呐的水下机器人避障仿真研究

针对多波束声纳体积大,成本高的局限,利用单波束声呐的探测波束依次旋转,依次获取自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)前方的左、中、右3个区域的障碍物距离信息.通过设计合适的环境障碍状态与有效的避障行为集合,并利用强化学习选择适合AUV自主避障的障碍状态-行为组合.仿真实验表明,根据单波束传感器提供的障碍物信息,通过强化学习获得的状态-动作组合,可以保证AUV躲避前方90°开角的障碍物,达到安全航行的要求.     

一种水下无线传感网络中节能跨层路由协议

为了提高水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Network,UWSN)的能量有效性,对节能路由策略进行研究.当给定源宿节点距离,通过多跳中继转发数据时,证明了一定存在能量最优的中继跳距.提出了一种节能的路由协议,节点通过适当的信息交换来获取邻居信息而不必知道全局信息,基于跨层设计的思想,在物理层根据反馈信息和最优跳距分配不同的功率级,在网络层寻找与理想路径临近的节点作为下一跳节点.仿真结果表明,该协议相对于FBR、VBF和DFR路由协议消耗更少的能量.     

复合能源电动汽车直流变换器电磁屏蔽优化

为了改善复合能源电动汽车电气设备工作时的电磁环境,降低直流变换器高频率开关管产生的强电磁干扰,提高整车电磁兼容特性,采用理论分析和仿真运算的方法,分析了直流变换器箱体模型特点、孔洞天线效应及表面屏蔽效能,优化了屏蔽箱体孔缝接口连接器及其布局方法,仿真验证了改进后的箱体屏蔽效果。结果表明:弯折的接口连接器引脚阵和交错布置方法降低了箱体对外的电磁干扰.研究结论为改善直流变换器箱体电磁兼容性提供了一种有效的实施方法,并提供了理论支持.     

基于无线通信的水下航模控制系统研究与实现

针对高频电磁波在空气-水界面处存在剧烈反射,以及在水中传播时衰减迅速等问题,提出以507 kHz中波为载波信号,实现陆基控制平台与水下航模的无线电通信.该系统以MSP430单片机为控制核心,采用HT6221编码技术实现陆基控制平台的按键编码,经过OPA561放大后由L型天线发射输出;采用CD9088专用调频电路,实现水下航模的无线电信号解码,经过单片机处理后,将直流电机控制信号通过红外光波通信方式发送给水面传动单元;水面传动单元采用PID算法控制直流电机牵引水下航模实现上升、下潜和深度定位等基本功能.实验结果表明:电磁波有效通信距离为10 m以上,误码率小于2%,水下航模定位精准,系统具有较强的抗干扰能力.     

一种舰艇水下爆炸冲击响应的简化分析方法

针对舰船设计初期缺少水下爆炸冲击响应预估方法的问题,提出了一种将DDAM方法和Taylor平板理论相结合的舰艇水下爆炸冲击响应理论模型。该理论模型根据Taylor平板理论将船底简化为自由平板,根据DDAM方法将船体结构各层甲板简化为质量-弹簧系统以模拟各层甲板对底舱的反作用。计算得到了船体结构各层甲板冲击响应,并与缩比模型试验数据进行了对比验证。结果表明这种简化分析方法能够较好模拟舰艇舱段各层甲板在水下爆炸的冲击响应,可为舰艇设计初期的冲击环境预估提供借鉴。