减摇鳍-减摇水舱综合减摇实验装置的研究

采用了减摇鳍-减摇水舱综合减摇的数学模型，对综合减摇数学模型在实验装置上的实现方法进行了分析。通过用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法可以实现台架模拟船舶的横摇运动，通过对船舶-水舱系统数学模型的分析，可用近似二项式替代的方法来简化船舶-水舱系统数学模型，并通过仿真选出了较理想的近似参数值，使综合减摇数学模型在实验装置上的实现成为可能。通过对综合减摇理论数学模型和综合减摇实验装置模型的仿真分析，可以看出两者有较好的相似性，说明用文中综合减摇实验装置来模拟综合减摇系统的实现方法是可行的。     

滚装船和滑动载荷组成的浮基系统的非线性横摇

波浪和内部重载荷滑动共同作用,使滚装船的横摇加剧。这是许多滚装船发生倾覆的重要原因之一。对由滚装船和滑动重载荷组成的浮基系统,取滚装船的横摇角和重载荷在甲板上的横向位移为此系统的两个自由度。考虑非线性恢复力矩和非线性阻尼力矩的影响,运用多体系统动力学方法,建立了浮基系统的动力学方程。以某型海峡滚装渡轮为例,对在若干重载荷同步滑动和波浪共同作用下的滚装船非线性横摇响应和重载荷位移响应进行了数值计算,并与线性响应进行了比较,从而得出了考虑非线性时横摇角显著偏大的结论。     

“育鲲”轮测试数据处理及横摇建模的验证

为了处理船舶的实测数据并建立"育鲲"轮的横摇响应型数学模型,对7艘船舶进行了15°和25°旋回仿真,得到了14组船舶横摇角仿真测试数据.通过与真值的对比分析,在验证了各种滤波的数据处理方法的精度后,将精度较高的复合滤波方法应用于"育鲲"轮实船测试数据的处理上.结合理论讨论,计算出了"育鲲轮"的横摇指数.最后给出了"育鲲"轮的横摇响应型数学模型,本模型结构简单、便于分析.     

分叉理论在非线性船舶横,纵摇耦合运动中的应用

以分叉理论为工具，研究非线性船舶横、纵摇耦合运动中的分叉，给出了分叉集，绘出了分叉集曲面，对分叉类型作了判断，绘出解的拓扑结构。     

高速滑行体在波浪中升沉纵摇的运动分析

本文在假定波长比高速滑行体长且滑行速度不变的前提下，建立滑行体在波浪中升沉纵摇运动微分方程，通过对滑行体固有频率的计算，运动微分方程的求解， 得到了其在规则波浪中运动理论上的解答，并通过模型计算证明与实验结果吻合较好。     

船舶横甩吸引域的数值研究

建立在某型船的船体水动力和螺旋浆推力和自动舵作用下考虑波浪激励力和二阶定常漂移力时的非线性艏摇运动微分方程模型，以船速，船波偏角和自动舵参数为变参数，运用数值积分和胞映射分析结合的方法，研究了随浪中船舶的横甩吸引域。     

漂浮式风力机结构动力学响应TMD控制及其参数优化研究EI北大核心CSCD

漂浮式风力机的稳定性研究已成为风电领域中颇具挑战性的问题。分别采用湍流风谱和波浪谱方法建立速度、方向均剧烈波动的湍流风和不规则波,以ITI Barge平台漂浮式风力机为研究对象,提出在机舱配置调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)对风力机进行稳定性控制,基于气动-水动-伺服-弹性仿真平台FAST计算了风波联合作用下TMD风力机的动力学特性,并进一步采用多岛遗传算法对TMD诸结构参数(质量、刚度和阻尼)进行优化设计。结果表明:机舱配置TMD可实现漂浮式风力机稳定性的控制,平台横荡、横摇运动幅度和塔尖侧向位移均明显减小;塔尖侧向位移及平台横摇幅值随TMD质量增加均呈现出先减小后增大的趋势,阻尼及刚度变化对其影响较小;质量为21 393kg、阻尼为13 635 N/(m/s)及刚度为6 828 N/m为最优的TMD结构参数;配置优化TMD后,漂浮式风力机横摇运动及塔尖侧向位移降低效果更明显,稳定性分别提高了约53%和50%;计算结果验证了所提出TMD控制、优化方法及优化结果的有效性和可靠性,可为海上漂浮式风力机的稳定性研究提供参考。     

采用电磁分支电路阻尼吸振器的游艇减揺技术

游艇横摇严重影响船舶的稳定性和安全性,同时也降低了乘坐的舒适性,因此对船体进行减摇控制历来受到设计与研究人员的广泛关注。传统的减摇方式如减摇鳍等难以在复杂的航行条件下得到满意的稳定控制效果。本文尝试将电磁分支电路阻尼动力吸振器应用于游艇的减摇控制中,以改进船舶的稳定性与安全性。建立了游艇与电磁分支电路阻尼吸振器的耦合动力学模型,采用微粒群优化算法对电磁分支电路阻尼吸振器的工作参数进行了优化设计。基于优化得到的参数进行了游艇减摇仿真分析,结果表明电磁分支电路阻尼吸振器能够获得较好的减摇效果。     

横浪中船舶的随机混沌运动

采用概率密度函数和数值模拟的方法研究随机横浪中船舶的混沌运动特性和发生混沌运动的临界参数条件。综合考虑非线性阻尼、非线性恢复力矩以及白噪声横浪激励,建立了船舶的横摇非线性随机微分方程。用随机Melnikov均方准则确定混沌运动的系统参数域后,应用路径积分法求解随机微分方程得到了响应的概率密度函数。研究发现:当噪声强度大于混沌临界值时,船舶出现随机混沌运动;对于高的白噪声激励强度,系统响应有两种较大可能的状态并在这两个状态间随机跳跃,这时船舶的运动不稳定并可能发生倾覆。     

保吸引子的扰动抑制及其在舵减摇中的应用

针对一类受到持续扰动的系统,提出了保吸引子扰动抑制的概念。结合反步设计、Barbalat引理和Lyapunov分析方法,给出一个二次矩阵不等式条件,为这类系统设计了标量自适应鲁棒控制律,将受控系统的状态抑制在一个有界的吸引子内。这个二次矩阵不等式被转化为易于求解的线性矩阵不等式。并进一步利用线性矩阵不等式给出使吸引子最小化的判据,从而使扰动抑制进一步优化。作为应用,该文首先分析某型渔政船在随机斜浪中的横摇运动,然后将设计的扰动抑制控制律作为操舵力矩,运用于渔政船的横摇控制,并通过数值仿真验证了保吸引子舵减摇的效果。     

电机的电磁阻尼理论与转子的非线性振动

对转子横向振动时的电磁阻尼及考虑电磁阻尼时转子的横向振动进行了研究。用电磁场理论得到了电机三相不对称稳态运行时电磁阻尼力 ,应用拉格郎日 -麦克斯韦方程得到了考虑电磁阻尼的转子横振微分方程。研究了三相对称情况下的电磁阻尼 ,并应用非线性振动理论中的渐近法得到转子横振微分方程解析解的一次近似 ,再从其稳态解消去相角得到了振幅方程 ,利用振幅方程研究了转子横振的幅频特性 ,与实验进行了对照。研究结果表明 :理论结果与实验结果吻合得很好     

结构振动阻尼测试的衰减法研究

使用反向滤波、反向积分、能级平均等技术构建了衰减法阻尼测试的数据处理系统,研究了衰减法阻尼测试结果与统计能量分析意义下的频段阻尼之间的关系,探讨了频段外模态的阻尼对频段阻尼测试结果的影响,最后使用平板的瞬态冲击有限元仿真数据对相关结论进行了验证。研究表明：在所研究的频段内,当各模态的阻尼相差不大时,衰减法测试结果同统计能量分析意义下的频段阻尼一致,反之衰减法测试结果小于统计能量分析意义下的频段阻尼;当频段外含有阻尼较小的模态时,该模态对该频段的频段阻尼测试结果将产生较大的影响;如果各模态的模态阻尼随频率变化平缓,则各频段的频段阻尼测试结果较为准确,反之相关频段的频段阻尼测试结果误差较大。     

传统Spar平台参数激励Mathieu不稳定性的研究

考虑时变的稳性高GM的影响,导出了传统Spar平台参数激励纵摇运动微分方程,简化得到具有三次非线性项的有阻尼Mathieu方程。应用多尺度法求得了当垂荡频率与纵摇固有频率比接近2∶1时纵摇微分方程的二阶定常响应。根据Floquet理论分析了方程零解与定常周期解的稳定性并进行了数值验证。研究结果表明:稳性高度GM值对于平台纵摇运动的稳定性具有重要影响,调整稳性高度或增加系统阻尼可以减小定常解的不稳定区域,从而抑制平台参数激励纵摇运动的发生。     

船舶零航速Weis-Fogh减摇鳍升力仿真研究

船舶减摇鳍在零航速时进行减摇是一种全新的理论。为了研究船舶零航速减摇鳍的升力特性，以Weis—Fogh理论为基础，建立了零航速减摇鳍升力模型，并针对哈尔滨工程大学研制的NJ5型减摇鳍对二维升力模型，在Matlab环境下进行了各种运动规律的仿真实验，结果证明，Weis—Fogh机构减摇鳍在零速流场中能够瞬间产生很大的升力，为以后进一步进行水动力试验以及控制规律的研究打下了基础。     

高层建筑横风向风致响应及等效静力风荷载的分析方法

高层建筑横风向风致响应和等效静力风荷载是风工程和结构工程领域关注的问题。基于既有高层建筑横风向气动力和气动阻尼研究成果,推导出一套高层建筑横风向风致响应及等效静力风荷载的计算方法。该方法考虑了广义气动力的振型修正、气动阻尼及背景分量对风致响应的影响。通过算例与日本AIJ(2004)推荐的横风向荷载的计算方法进行了比较,显示了本计算方法的便捷性和结果的准确性,并分析了振型修正、气动阻尼和背景分量等因素对计算结果的影响。     

深水半潜式平台Mathieu不稳定问题研究

半潜式平台的垂荡运动相对较大, 当平台的纵摇固有有周期和垂荡固有周期处于一定的倍数关系时, 平台的纵摇/横摇运动可能落入Mathieu不稳定区。该文对半潜式平台Mathieu 方程进行了推导, 获得了各参数的计算公式;根据Mathieu不稳定图谱或数值计算方法, 可判断纵摇/横摇运动的稳定性。选取了一个生存状态下的半潜式平台为算例, 分析了平台发生Mathieu 不稳定问题的条件, 并通过调整关键参数抑制不稳定问题的发生, 从而获得了避免Mathieu不稳定问题的工程措施, 为今后半潜式平台设计提供参考。     

散货船槽型横舱壁的屈曲后屈曲计算

散货船的槽型横城船舱进水后往往由于水的压力而破坏，本文对此问题进行了研究，采用有限元方法对横舱壁的屈曲和后屈曲进行模拟。；船舱进水，舱内水位发生连续变化，这给有限元分析时外载荷的处理带来一定困难。     

阵列式平台漂浮式风电场Spar平台动态响应及稳定性改进研究

平台的稳定是漂浮式风力机安全运行的基本保障。为研究风波耦合作用下阵列式平台漂浮式风电场Spar平台的动态响应,建立基于OC3-Hywind Spar Buoy平台的NREL 5 MW漂浮式风力机整机模型,采用链接系泊和固定系泊建立了3×3阵列Spar平台漂浮式风电场。基于叶素动量理论考虑叶尖损失、轮毂损失以及动态失速通过Fortran编程实现了水动力软件AQWA的二次开发,建立了漂浮式风电场平台气动-水动-固定系泊-链接系泊耦合动力学模型并实现了模型算法求解,结合辐射/绕射理论研究了风波耦合作用下漂浮式风电场Spar平台的动态响应特性,为解决系泊系统直接与Spar平台主体链接时平台产生的大幅度首摇、横摇响应问题,提出了首摇阻尼板和系泊链接点外移两种提高平台稳定性的方法,并研究了二者对漂浮式风电场平台动态响应特性的影响。结果表明:系泊系统直接将Spar平台链接建立阵列式平台漂浮式风电场的方案是不可行的,平台将产生极大的首摇、横摇响应;普通海况下,首摇阻尼板明显降低了漂浮式风电场平台的首摇、横摇响应,恶劣海况下效果不明显,系泊链接点外移在普通海况、恶劣海况两种工况下均能够明显降低漂浮式风电场平台的首摇、横摇响应;系泊链接点外移时,相对于风波入射方向,位于两侧的平台在xOy平面运动轨迹、首摇、横摇响应具有对称性的特点,位于中间的平台P1、P4、P7不存在横荡、横摇、首摇响应,位于两侧的平台存在横荡、横摇、首摇响应,横摇波动幅度,普通海况下约0.1°,恶劣海况约0.5°,首摇波动幅度,普通海况下约0.5°,恶劣海况约2°;此外,系泊链接点外移时,普通海况、恶劣海况两种工况下,风电场中几乎所有平台的垂荡、纵摇及机舱振动稳定性均得到了一定程度的提高。研究结果为漂浮式风力机平台稳定性的提高提供了理论参考。     

约束阻尼结构对阻尼峰移动的影响

通过对ＳＡ－３Ｃ、Ｔ５４／６０型阻尼材料复合前后阻尼性能的测试及用数学优化法对测试数据进行计算机模拟处理，建立了拟合方程。讨论了约束阻尼结构、多层阻尼结构和不同阻尼材料对阻尼峰移动的影响。     

三峡大坝横缝灌浆后孔口应力分析

本文应用现代变分不等式理论建立了分缝结构摩擦接接触问题的计算模型，对三峡大坝灌浆前后的深孔孔口应力进行了计算研究，结果表明，横缝灌浆对于改善大坝孔口应力是十分有效的。