The porous-medium approximation (PM) approach is extensively employed in large-quantity grid simulations of heat exchangers, providing a time-saving approach in engineering applications. To further investigate the influence of different geometries on the implementation of the PM approach, we reviewed existing experimental conditions and performed numerical simulations on both straight fins and serrated fins. Equivalent flow and heat-transfer factors were obtained from the actual model, and computational errors in flow and heat transfer were compared between the actual model and its PM model counterpart. This exploration involved parameters such as aspect ratio (a*), specific surface area (Asf), and porosity (γ) to evaluate the influence of various geometric structures on the PM approach. Whether in laminar or turbulent-flow regimes, when the aspect ratio a* of straight fins is 0.98, the flow error (δf) utilizing the PM approach exceeds 45%, while the error remains within 5% when a* is 0.05. Similarly, for serrated fins, the flow error peaks (δf > 25%) at higher aspect ratios (a* = 0.61) with the PM method and reaches a minimum (δf < 5%) at lower aspect ratios (a* = 0.19). Under the same Reynolds numbers (Re), employing the PM approach results in an increased heat-transfer error (δh)with rising porosity (γ) and decreasing specific surface area (Asf), both of which remained under 10% within the range of this study. At lower aspect ratios (a*), the fin structure becomes more compact, resulting in a larger specific surface area (Asf) and smaller porosity (γ). This promotes more uniform flow and heat transfer within the model, which is closer to the characteristics of PM. In summary, for straight fins at 0 < a* < 0.17 in the laminar regime (200 < Re < 1000) and in the turbulent regime (1200 < Re < 5000) and for serrated fins at 0 < a* < 0.28 in the laminar regime (400 < Re < 1000) or 0 < a* < 0.32, in the turbulent regime (2000 < Re < 5000), the flow and heat-transfer errors are less than 15%.
为分析汕尾港货物吞吐量和汕尾市经济及航运业发展的关系,进行灰色关联分析.建立汕尾港口货物吞吐量、汕尾市GDP、汕尾港登记机动船净载重吨序列,计算序列间的灰色关联度.计算使用了灰色绝对关联度、灰色相对关联度、灰色综合关联度.计算结果显示,汕尾港货物吞吐量序列与汕尾GDP序列灰色关联度较高,与汕尾登记机动船净载重吨序列灰色关联度较低.这意味着汕尾港口的发展与汕尾市经济发展关系紧密,但汕尾港口货物吞吐量的增长没有带动汕尾登记机动船净载重吨的增长.
道路工程是国民经济发展的重要公共基础设施之一,机器学习是提高道路工程领域数字化、自动化和智能化的重要方法.为全面了解机器学习在道路工程领域的发展及应用,在阐述机器学习基本理论的基础上,分析机器学习在道路工程材料、设计、施工、运维和预测方面的研究现状.研究表明,道路工程领域已开展了不少机器学习研究,但道路工程各方面机器学习智能化发展存在不足,实际应用存在一定局限性;未来发展需深入探索大数据、深度学习、神经网络等智能技术在道路工程全生命周期的融合,促进道路工程领域机器学习等智能研究发展.
为了确定激光3D打印镍基合金的最优熔覆工艺参数,研究其制备过程中的温度场和应力场.基于ANSYS(采用高斯移动热源),对镍基合金粉末过程进行数值模拟仿真,并对不同激光输出功率下激光制备镍基自熔性合金涂层的温度场(瞬间温度)和应力场进行分析.结果表明,高斯激光中心区域的温度和复合涂层的残余应力都随激光功率的增加而增大,且残余应力是导致激光涂层产生裂纹的主要原因.可以通过调整激光功率到合适的数值来降低热影响区,并制约裂纹、孔洞等缺陷的产生.
深海渔场的建设会对所在海域的通航环境造成一定的影响,目前国内暂未有深海渔场通航安全相关规范.按海事主管机构对深海养殖项目通航安全保障方案的建议,参照《福建海事局海上风电场选址通航安全分析技术指南》,根据国际航标协会推荐的航道风险分析方法,对福建福鼎台山单柱式半潜深海渔场建设项目船舶交通流进行专题分析.分析结果表明,项目场址与两侧习惯航路边界的安全距离均存在中等风险.根据风险等级,采取相应的通航安全保障措施.
当前,浮式风电机组已成为60m水深以上的海上风场建设的必然选择,而机组-浮体系统整体下水和拖航技术研究是海上浮式风电装备的核心技术.本文以"扶摇号"为研究对象,对浮式风电装备下水和拖航的方式进行分析,制定详细的装船、下水及拖航方案,实现机组-浮体系统一体化下水和拖航作业,保障工程实际实施过程的安全性.
耙吸式挖泥船在复杂的土质环境下进行作业,不同土质对其部件有着不同的侵蚀效果.为了提高排泥管的耐磨性能,选取信铬钢耐磨复合材料制作挖泥船排泥管.使用扫描电子显微镜对其显微结构进行分析,并用金相显微镜表征其金相组织,分析其性能.采用能谱仪分析材料的元素,采用显微硬度计分析材料硬度.结果表明,信铬钢起到抗磨损作用,基体和复合层的组织较为致密,无明显裂纹和气泡,结合良好,Cr元素在其中分布均匀.与原排泥管的材料相比,信铬钢的金相分布均匀,并且存在大量碳化物,硬度高,有更优异的耐磨耐腐蚀性能.
基于一台中置喷油器的单缸直喷汽油机,分别进行中、高滚流气道条件下多次点火和单次点火的发动机试验,研究多次点火和单次点火对发动机性能的影响.试验表明:中滚流气道中等负荷2 000 rpm@5.8 bar工况下,燃油经济性有改善,CO排放有一定降幅,HC排放没有明显改善;高滚流气道2 000 rpm@2.8 bar工况下,油耗有一定降幅,HC和CO排放均下降.
为确保城市路灯的总光通量达到相关标准的同时降低电力资源的能耗,以进一步提升城市路灯布局的合理性,基于视觉传达提出了城市路灯景观格局分布智能设计方法.预处理智能控制排布环境,并构建双侧交错布设结构,以此为基础,设计ZigBee视觉传达路灯景观智能分布模型.智能划定视觉平衡轴线,并采用非线性视觉空间优化法实现城市路灯景观格局智能分布.实例分析结果表明:测定目标路段的总光通量均保持在20以上,达到标准,且可以适当作出延伸,具有一定的应用价值.
为提高溢油仿真的视觉真实感,针对海上溢油可视化问题进行相关研究,建立完整的溢油仿真模型;对于油膜漂移和扩散过程中传统油粒子方法采样不均匀的问题,提出采用泊松盘算法对油膜进行均匀采样,成功地模拟了油粒子与障碍物的交互;利用Mike Zero和Mike 21计算潮汐数据,使用Unity3D虚拟现实引擎搭建溢油可视化仿真平台进行实验验证.仿真结果表明,构建的模型可有效提升海上溢油仿真的视觉真实感.
近年来水射流技术被越来越多地应用到海底冲坑作业中.从海底打捞的实际出发,基于FLOW-3D仿真软件,开展淹没式水射流冲刷实验,采用嵌套式网格进行验证实验,最终结果较前人误差小约13％.在嵌套式网格的基础上,以不同靶距为变量,研究水射流冲坑作业时靶距与最大冲坑深度之间的关系,结果表明,最大冲坑深度随靶距变化呈先增大后减小的趋势.从悬沙浓度角度分析了这一现象的形成过程,并求取了特定工况下主体段冲坑深度随靶距变化的经验公式.
为加强船舶机电设备管理,避免船舶在航行中发生机电故障,将船舶机电设备管理分为5个方面.通过建立层次分析模型,编制"自查表调查问卷",构造判断矩阵,进行层次单排序、一致性检验,得到船舶机电设备管理体系权重集.根据各自权重值大小进行排序,形成具有针对性的"船舶机电设备自查表",以帮助船员认真履行机电设备自查职责,为在航船舶开展机电设备自查工作提供借鉴和参考.
桥梁结构模态参数识别方法在识别过程中难以获得完整阶次,构造的基准模型不完整,导致识别结果出现误差,因此,设计一种基于多级神经网络算法的桥梁结构模态参数识别方法.使用多级神经网络对识别算法进行优化,建立交配池,利用交叉和变异算子对交配池中的参量个体进行识别,建立新的群体,利用信号匹配识别结构模态参数,选择模态确信准则(MAC)以及相位共线性指标(MPC)作为模态区分的辨别指标并计算,最后优化整体模态参数识别流程.方法性能测试结果表明,设计的基于多级神经网络的桥梁结构模态参数识别方法在不同采集方式下得到的参数误差更小,可靠性更高.
海上溢油应急能力评价需考虑多种风险因素相互影响、共同作用的关系.为研究海上溢油应急能力风险关键因素及其相互影响关系,提出基于AHP-DEMATEL的海上溢油应急能力评价方法,建立海上溢油应急能力风险评价模型,设计海上溢油应急能力评价流程,计算得到影响海上溢油应急能力评价的关键因素和各因素综合权重.研究结果表明:现场处理能力、溢油现场反应速度、溢油漂移预测能力、应急反应准备时间和应急队伍素质等为海上溢油应急能力的关键风险因素,需重点建设.研究成果可为提升海上溢油应急能力提供理论参考.
运用CiteSpace可视化知识图谱分析方法,对Web of Science数据库收录的2000-2023年关于元宇宙研究的文献,从时间分布、空间分布、研究热点以及前沿趋势等方面进行系统的可视化计量分析.分析结果显示,当前,国内外元宇宙研究领域处于理论探讨和实践探索的繁荣发展时期,前沿热点聚集于虚拟现实、数字孪生、区块链等领域,在技术布局、标准法规制定等方面仍有待向纵深化发展.
为更好地分析船舶海上航行风险指标因素对航行安全的影响,采用模糊综合评估法对船舶航行风险进行评估.从构成船舶海上航行风险指标体系的众多因素入手,在综合考虑外部环境对船舶航行风险影响大小不一的基础上,对风险体系内指标因素之间的关联度进行分析,确认导致船舶海上航行风险的主要影响因素和次要影响因素.分析结果表明,采用基于模糊评价模型的综合评估法,可获得全面和可靠的体系指标因素数据及信息,为海事局监督部门、船公司、船舶制定应急策略和安全航行措施提供理论依据.
为了提高船舶通信系统的通信质量,研究基于LoRa的钢制船舶通信系统电波传播特性.根据电波传播机制,基于LoRa建立电波传播方程,获取电波传播时延;通过计算电波传播损耗,掌握电波传播规律,得到电波传播接收功率路径损耗、随距离的变化以及能量分布情况.电波传播特性实验分析表明,电波传播损耗指数与发射天线高度呈反比关系,与频率呈正比关系,接收天线在船舶走廊中央时的路径损耗更少;在带拐弯部分的钢制船舶走廊场景下,电波传播时延平均值为38.45 ns,均方根时延的平均值为1.89 ns,收发天线之间的距离对均方根时延的影响较小.
当无人船在狭水道内航行时,设计一条安全的航行路线可以有效地避开浅滩、浮标、灯标、桥墩等障碍物.在航行水域中选取一系列平面分布点,将相邻分布点之间通过平滑曲线连接起来,用于表示狭水道无人船航行的避障路径.定义上述路径的总能量函数为路径的长度能量函数和对障碍物的碰撞罚函数能量之和.通过求解目标总能量极小,可使每个路径点朝着能量减小的方向运动,最终便能达到总能量最小的路径,即为最优避障路径.计算机仿真验证了模型的可行性.
针对网络攻击下的电力系统防护和降损,对系统连锁故障进行仿真分析及应急处理:从攻击者的角度,采用合理的指标对电力系统进行线路分析,对关键线路发动攻击,并模拟网络攻击下连锁故障特征;从防御者的角度,采用图论方法对故障过程中形成的孤岛进行判别,在此基础上计算负荷中断量,对系统进行有效的应急处理.实验结果表明:电力系统中关键线路在遭受网络攻击后,将引发严重连锁故障;即使电力系统发生含发电机的小区域解列,主系统也可采用科学有序的中断负荷方式恢复电力系统的正常运行,及时降低网络攻击后连锁故障带来的负面影响.
针对船舶人为排放污油造成海洋油污染的现象,利用流量传感器监测污油流向,液位传感器监测各相关污油柜的舱容变化,采用Arduino UNO作为系统处理单元,应用LoRa无线通讯和物联网技术,设计机舱污油处理智能监控系统,全程监控污油的流向与处理,为航运公司及海事部门监控船上污油处理提供技术支持.同时针对实船污油焚烧任务重、耗时长、燃烧不稳定、工作量大的特点,利用火焰传感器、温度传感器等传感器技术,采用PLC作为系统处理单元,通过物联网技术,设计出一种焚烧炉运行智能监控系统.通过改善焚烧炉的燃烧与加强监控两种手段,确保船上污油的正确处理,杜绝人为排放污油的现象.
