船舶参数激励横摇运动研究综述

为避免参数激励导致船舶出现不稳定横摇,提出有效抑制参数横摇的方法.分析参数激励引起的大幅横摇运动的动力特性,从船舶非线性耦合运动、横浪运动、纵浪上参数激励运动和波浪上参数与波浪联合激励运动方面,对目前研究现状及取得的主要成果进行综述,对船舶参数激励横摇运动及其倾覆机理的研究前景进行展望.     

减摇水舱晃荡运动数值模拟研究

减摇水舱是一种全航速下都能起到减摇效果的减摇装置,研究减摇水舱在晃荡运动过程中减摇力矩的变化规律,是一件很有意义的工作.首先,考虑到减摇水舱在晃荡运动的过程中水舱角的变化对阻尼系数的影响,将阻尼系数看作一个时变的函数;然后求解船舶-水舱系统横摇方程,计算不同频率简谐运动形式下,减摇水舱对于船舶提供的减摇力矩;最后应用CFD方法,对水舱在上述运动形式下的晃荡过程进行3D数值模拟,求得的减摇力矩与理论计算值比较吻合.该研究工作为减摇水舱减摇力矩的计算提供了一个新方法,同时也为下一步的研究奠定了理论基础.     

船用起重机减摇装置液压系统设计与试验研究

船舶起重机在作业时由于受到风、浪、流等额外载荷的影响会使货物产生剧烈摇晃,极大地降低了作业效率,针对该问题设计了一种三绳牵引式起重机减摇装置。文章主要对该起重机减摇装置的液压系统进行设计,建立了起重机模型并进行静力学分析,应用Matlab仿真计算确定牵引索负载的边界条件,并搭建试验台进行了试验研究。试验结果验证了该减摇装置液压系统设计的合理性。     

近水面作业的机器人综合减摇研究

近水面作业的机器人会受到波浪干扰力的影响,很难保持稳定的姿态。根据机器人近水面作业时所受到的波浪干扰力的计算方法和机器人六自由度模型的状态空间表达式,计算出适用于变结构控制器的状态空间方程。在此基础上进行了积分变结构控制器的设计过程,然后借助Matlab软件,对机器人的横摇、纵摇运动中带有PID控制器和带有变结构控制器两种情况分别进行仿真,经过对比分析,变结构控制器较好的控制了机器人的姿态。     

三绳机械减摇装置的设计与研究

鉴于船舶海上作业时起重机吊重的摇摆问题,设计了一种三绳机械减摇装置,其原理是利用三根外设的减摇索在吊钩处形成稳定的力三角形,并有效的限制吊重的摆幅,进而抑制吊重的摇摆。利用牛顿-欧拉方法建立了吊重系统的动力学模型,在Matlab/Simulink中进行数字建模仿真分析,对不同横摇角度下该装置的减摇情况效果详细的分析,结果表明添加减摇装置后,吊重的面内角可减小86%左右。搭建试验平台进行试验验证,在与仿真条件相同的情况下,吊重的面内角可减小87%左右,面外角可减小95%左右,表明该装置具有明显的减摇效果。     

纵倾角对筒基平台气浮拖航影响模型试验研究

以某四筒一简型基础平台为对象,就不同后倾纵倾角（后倾角）拖航组合,采用1：20的模型进行顺浪和逆浪下的拖航试验．通过测定各试验组合拖航过程中平台运动加速度、筒内气压力、筒底水压力以及拖缆力变化,并对试验数据进行对比分析,得到纵倾角对筒型基础平台拖航基本力学参数的影响,进而得出其对平台拖航稳性的影响．结果表明：设置一定的后倾角,可明显降低筒型基础平台拖航时的摇摆以及升沉运动的幅度,但后倾角对提高平台拖航稳性是有限的,与逆浪拖航相比,后倾角对平台顺浪拖航影响较大．对于该四筒一筒型基础平台,在顺浪和逆浪拖航中,当设置1。的后倾角时,平台的拖航稳性和耐波性均最高．     

碎冰-波浪耦合作用下的船模增阻试验研究

为研究极地船舶在碎冰-波浪作用下的增阻性能和运动响应规律,采用半精炼颗粒状石蜡模型冰,研究迎浪工况下极地船舶的增阻随航速、冰密集度、波长、波高的变化规律,进一步探究联合作用下船舶的运动响应和阻力的变化规律．试验结果表明：在船-浪相互作用下,船模总阻力会增加,波浪增阻和船舶运动响应随波高和波长的增加而增加,并且在Fr=0.055附近会发生变化．船-冰-波浪三者作用时,波长和波高的变化对波浪阻力成分与浮冰阻力成分产生了相反变化,但整体还是体现出增加的趋势;在相同冰密集度条件下,在Fr=0.055附近区间,船舶的运动响应会达到最大．     

轴承力作用下船舶尾部声振特性研究

利用有限元(FEM)/边界元法(BEM),建立了桨-轴-船尾部结构耦合振动模型,以实效伴流场下的螺旋桨轴承力作为激励源,分析了螺旋桨不同方向轴承力对尾部结构声振特性的影响.研究结果表明:在螺旋桨轴承力的作用下,船体结构振动响应峰值与螺旋桨倍叶频(BPF)或尾部结构固有频率相近;尾部结构水下辐射噪声特性随频率变化明显,当频率较低时,尾部结构的辐射噪声沿船长的分布相对均匀;随着频率升高,尾部结构的局部声辐射特性增强;水平力为引起船体结构振动并向外辐射噪声的主要分量.     

交联聚合物溶液驱油效果的实验研究

采用岩心驱替实验方法研究了部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝形成的交联聚合物溶液在均质岩心和非均质岩心中的驱油效果。在气测渗透率为 1.5 μm2 的均质岩心中 ,利用交联聚合物溶液驱油 ,可以在水驱的基础上提高采收率 15 .5 % ,在聚合物驱的基础上提高采收率 4 .4个百分点 ;在渗透率变异系数为 0 .72的非均质岩心中 ,交联聚合物溶液驱油可以在水驱的基础上提高采收率 12 .7% ,在聚合物驱后再利用交联聚合物驱油 ,还能提高采收率 3.7个百分点。在非均质岩心中 ,交联聚合物溶液的驱油机理是 :该溶液先在大孔道中吸附和滞留 ,以提高流动阻力 ,然后逐步发生液流改向 ,使后续注入流体转向低渗透层 ,从而提高采收率。     

交联聚合物溶液驱油效果的实验研究

采用岩心驱替实验方法研究了部分水解聚丙烯酰胺与柠檬酸铝形成的交联聚合物溶液在均质岩心和非均质岩心中的驱油效果。在气测渗透率为1．5μm2的均质岩心中，利用交联聚合物溶液驱油，可以在水驱的基础上提高采收率15．5％，在聚合物驱的基础上提高采收率4．4个百分点；在渗透率变异系数为0．72的非均质岩心中，交联聚合物溶液驱油可以在水驱的基础上提高采收率12．7％，在聚合物驱后再利用交联聚合物驱油，还能提高采收率3．7个百分点。在非均质岩心中，交联聚合物溶液的驱油机理是：该溶液先在大孔道中吸附和滞留，以提高流动阻力，然后逐步发生液流改向，使后续注入流体转向低渗透层，从而提高采收率。     

泡沫复合驱微观驱油机理实验研究

利用微观仿真光刻玻璃模型进行了驱油实验,利用图像采集系统将驱替过程的图像转化为计算机的数值信号,然后采用图像分析技术对表面活性剂\聚合物泡沫复合驱的微观驱油机理进行了研究,直观的观察了泡沫复合驱过程中泡沫的生成与消灭以及泡沫驱油过程。实验结果表明,泡沫的形成主要有三种形式:在入口端发生的分离作用、在孔隙和喉道间发生的缩变作用、在孔隙中发生的挤压作用;泡沫破灭主要的形式是泡沫对油滴的挤压作用,使得两个气泡合并成一个气泡。     

基于变形场演化的洞室岩爆特征实验研究

为了研究洞室岩爆特征问题,在洞室围岩变形场演化特征实验研究基础上对洞室岩爆的力学机制进行解释.采用双轴加载方式,对一种含有洞室的砂岩岩板进行压缩实验,通过白光数字散斑相关方法作为实验监测手段,对洞室变形破坏过程中的位移场和应变场演化进行实时监测,根据实验结果对洞室岩爆特征进行分析.研究结果表明:洞室岩爆过程经历了洞室围岩的局部破坏和结构整体失稳破坏两个阶段,从洞室岩爆力学机制可以得出,洞室岩爆是由拉伸和剪切两种作用机制共同作用的结果.     

气泡辅助系统碎冰区减阻特性船模试验研究

为了研究气泡辅助系统降低船模碎冰区阻力的机理及效果,采用非冻结模型冰,在室外冰水池内开展了一系列船模拖曳试验,分别对不同碎冰密集度、不同船模航速及不同通气量参数下的阻力特性变化规律展开研究．试验结果表明：当该气泡辅助系统工作时,船体两侧的碎冰会受到气泡上浮及气水混合流的作用,发生翻转并向远离船体方向运动,在船体与碎冰之间形成一条无冰带,在该范围内几乎没有船体与碎冰的相互接触,以此达到降低阻力的效果;船模开启气泡辅助系统后的减阻率受碎冰密集度、航速、通气量三者共同影响,减阻率总趋势是随通气量的增加而增加,且该系统在低碎冰密集度、低航速工况下的减阻效果更好．     

注CO_2置换煤层CH_4试验研究

利用屯留矿和寺河矿圆柱体原煤试样,进行不同注入压力条件下注CO2置换CH4试验,研究分析了置换过程中气体的吸附特性及注入压力对CO2置换效果的影响,提出了低孔隙压力条件时具有更好的置换效果。研究结果表明,同等条件下,置换平衡后煤体吸附CO2气体能力远强于CH4;煤体中CH4体积比随注入压力的降低而减小,而CO2体积比则呈现相反趋势;在8MPa围压条件下,随着注入压力的升高,CH4产出率呈线性关系降低,CO2置换比呈指数关系减小,显示出在试验压力范围内,低压条件下的CO2置换效果更佳;同等条件时,相对于试验中的无烟煤,贫瘦煤置换效果更好。     

孔隙砂岩中的混相流动特性试验研究

利用异丙醇(isopropanol,IPA)和水对高黏度的流体驱替低黏度的流体和低黏度的流体驱替高黏度的流体两种混相驱替模式进行试验,研究流速和驱替模式对于混相流动和弥散系数的影响。结果表明:在IPA驱水的过程中,驱替的界面平稳而整齐,驱替的速度较低时,IPA突破较早,IPA质量分数达到1.0时所需注入的体积较少,效率高;在水驱替IPA的过程中,当水的流动速度较小时突破也较早,纯水时所需注入的体积较少,效率高;用低黏度流体驱替高黏度流体时,驱替发生"拖尾",黏性指进比高黏度的流体驱替低黏度流体的过程中严重;弥散系数与平均速度成正比,其比例系数与孔隙介质的结构和驱替类型相关,同一介质低黏度驱替高黏度流体时,其比例系数较大。     

磁流变阻尼器主动控制四跨转子轴系振动研究

针对四跨八支撑(2 N)和四跨五支撑(N+1)转子轴系通过临界共振区时振动过大的问题,设计了基于模糊比例-积分-微分(PID)主动控制的磁流变阻尼器;搭建2 N及N+1支撑四跨转子实验台,对比分析两种支撑方式的轴系振动特性,并将阻尼器引入轴系中,研究其对转子系统的振动控制效果.结果表明:N+1支撑轴系耦合较2 N支撑轴系强烈,易激起相邻转轴的振动.模糊PID控制程序可根据转子的振幅变化实时为阻尼器提供合适的控制电流,阻尼器可以有效抑制2 N及N+1支撑四跨转子轴系的振动,使轴系振幅控制在目标值范围内.