设计了一种应用于深海高压环境中的外接皮囊一体式新型液压系统的压力自平衡装置,并对其工作原理进行了分析,在此基础上又对其压力平衡过程进行了建模和分析,建立了装置所需硅油补偿体积与密封腔体规格及所处海水压力等相关参数的关系公式。结果表明,实现压力平衡需要补偿的油液体积与装置所处环境温度降低量、环境压力增量、海水压力及材料弹性模量成正相关关系,与材料泊松比成负相关关系,并得出了装置设计相关参数曲线。通过公式及曲线对实际设计装置进行指导验证,可实现装置体积小、质量轻、耗能低的最优设计。

电动飞机在近海面飞行时会受到水面效应的影响,而对飞机近海面飞行气动特性的研究既可以为飞行员的训练提供必要的理论支撑,也可以为其他相关类型飞机的设计提供参考,但相关的数值研究多停留在机翼层面。本文基于STAR-CCM+软件,采用欧拉多相流模型和VOF(Volume of Fluid)法,建立了电动飞机近海面飞行的数值模拟方案,在空气域内模拟结果与风洞实验数据对比误差较小,证明了该方案的准确性。论文研究了距水面高度、迎角和海况不同时自由液面对飞机近海面飞行特性的影响。发现了当飞机高度降低时,飞机出现升力系数增大、阻力系数减小的现象,当飞机继续抵近海面时水面效应的增升效果会减小直至触水后彻底消失,升力系数要先于阻力系数发生变化。研究结果表明飞机在近海面飞行时,水面效应区有效利用的前提是必须严格控制飞行高度,离水面过低...

海上风力发电场在世界范围内日益普及,由于对较高风能的需求和近海海域场地限制,风电开发逐渐向深海海域迈进,半潜浮式风机相较于固定式风机能够更好应对深海海域复杂的海况。本文基于CFD软件STAR-CCM+,采用计算流体力学方法和动态重叠网格技术,对粘性流体中的半潜浮式风机系统进行数值模拟。为了验证该软件数值模拟的准确性,本文首先对风机的气动力性能和浮式平台的水动力性能进行了计算,并与试验结果进行对比;然后建立了三维粘性数值波浪水池模型,选用10 MW半潜浮式风机系统,结合Catenary Coupling准静态系泊模块搭建风机—平台—锚泊耦合的多体运动模型;最后采用Navier-Stokes(NS)求解器,选取模型计算不同风机叶轮俯仰角度下海上浮式风机系统的运动响应及锚链载荷等。计算结果表明风机叶轮俯仰角度的改变对风机功率的影响明显,对推力的影...

基于多数专业风机数值模拟软件只可进行一阶波浪荷载计算这一缺点,文中将以AQWA为基础,利用其可进行二次开发的技术优势,通过实时调用风机气动荷载,实现海上TLP浮式风机分析。分析中,浮式风机平台一阶、二阶波浪荷载由AQWA计算,实时调用的气动荷载由动态链接库提供。该动态链接库主要包含了根据叶素动量定理自行编译的气动荷载计算程序。经过与FAST比较,得知该方法能满足分析需求。垂荡、纵摇力的二阶效应尤为明显。仅计算浮式风机平台波浪荷载时,可以不考虑风荷载的影响,但必须考虑平台运动的影响,波浪荷载主要受纵荡、纵摇运动影响,几乎不受垂荡运动的影响;当研究浮式风机平台运动时,必须考虑风荷载和二阶波浪荷载的影响,二阶波浪荷载使得平台响应在整个频率范围内都明显增大。张力筋腱张力受二阶波浪荷载的作用更明显。

以微型轴向柱塞泵为核心的高压浮力驱动系统是1 000 m以深水下滑翔器和剖面浮标优先采用的重要动力单元。文中首先介绍了当前国际上水下滑翔器和剖面浮标两型剖面运动平台的浮力驱动系统的种类及应用,然后以1 000 m以深水下滑翔器为例,系统地阐述了其高压浮力驱动系统的工作原理和设计方法,以及绝对排油量测量、吸油口气锁防止和柱塞偶件精密配合等核心问题。设计制作出精密、高效而且可靠的高压浮力驱动系统,可以为我国剖面观测平台的进一步发展起到推进作用。

液压式能量转换系统是波浪能发电装置应用最为广泛的一种能量转换方式。本文针对波浪能液压能量转换系统展开了模型仿真研究,建立了带有蓄能稳压环节和液压自治控制器的波浪能装置液压能量转换系统的数学模型。基于所建立的数学模型搭建了波浪能装置液压转换系统的MATLAB and Simulink仿真框图,对系统进行仿真,并利用实海况实验得到的发电数据和仿真数据进行对比。结果显示,二者之间的相对误差较小,验证了该系统仿真模型的准确性。此外,还分别模拟了规则波和随机波输入情况下液压能量转换系统的发电特性曲线。仿真结果表明,无论是规则波还是随机波,经过液压能量转换系统之后,输出的发电特性都比较稳定,也即是利用该能量转换系统实现将不稳定的波浪能转换成稳定的电能,提高了发电质量,为后续的电力输送及并网提供了便利。