为提升海洋深度剖面信息的测量精度,研究了基于全球卫星导航系统(GNSS)的多源海洋快速深度剖面测量技术。在测量船体中设置多波束探测系统,在高处位置设置罗经接收机。首先利用GNSS采集海洋剖面测量点的深度信息与定位数据,然后利用抛弃式温盐深仪获取测量点的盐度信息以及温度信息,再利用海洋剖面声速信息计算公式计算海洋剖面声速。合并、融合处理测量船单航线的声速数据,实现多源海洋快速深度剖面测量。实验结果表明,该技术可以实现海洋剖面测量点的精准定位,利用所采集温度以及盐度信息获取精准的声速测量结果,声速测量偏差低于1 m/s。

针对某新型液压电磁阀可靠性试验缺乏指导原则的问题,对传统故障模式影响及危害性分析(Failure Mode Effects and Criticality Analysis,FMECA)方法进行了改进,并基于改进后的FMECA分析方法对该阀进行可靠性理论分析。将模糊综合评判方法引入传统FMECA分析方法中,通过建立因素集、评价集和权重集确定评估框架,再引入“梯形模糊数”提高FMECA分析方法的准确性,应用改进后的分析方法计算得到该电磁阀薄弱环节的影响因素。将影响因素进一步划分并通过二次分析确定了影响因素中的最极限工况。最后,通过仿真验证了可靠性理论分析方法的正确性,为该阀提供可靠性研究及试验的参考标准。

水下压缩气体储能作为一种柔性规模的储能技术,是向可再生、可持续能源结构过渡的新兴推动力。水下管道输气过程中经常发生液体积聚,从而促使管道内单相流转变为复杂的气液两相流。由于不稳定的两相流动与管道之间产生了耦合作用,引起管道振动,进而影响水下压缩气体储能系统的运行。基于ANSYS对储能管道和管道支撑结构进行了有限元分析。建立了有限元模型并对管道进行模态分析,通过对比有无流固耦合下管道的固有频率,得出流固耦合的存在会降低管道的固有频率。并进一步分析管道固定结构对管道振动特性的影响,对比3种不同固定方式,发现固支-固支支撑结构相对比固支-简支与简支-简支抗振效果好。

海洋可再生能源有望成为日益频繁的海洋活动的重要能量来源,尤其是对于有长期、持续、原位、无人需求的应用场景,一定程度上可弥补传统缆系岸电和自持电池/燃料供电方式的不足。但海洋可再生能源存在显著的间歇、波动缺陷,储能是克服该缺陷的最有效方式之一。提出了一种应用于海洋可再生能源的存储与释放的水下大型气液混合储能系统概念,融合高压气体在能量密度和水液压在功率密度上的优势。利用AMESim建立了系统仿真模型,分析了系统储能与释能过程中压力、温度等关键参数的变化,研究了系统的运行效率、能量密度及能量传递与转换特性。结果表明,水下气液混合储能系统运行效率可达约58%,但储能能量密度还有待于进一步提升。

针对传统开关阀响应慢、流量小的问题,提出一种压电材料驱动的气动高速开关阀。基于压电效应,结合锥阀阀芯结构,进行了压电阀开关阀的设计。采用有限元分析法,在Fluent中对阀进行了流场仿真,分析了该阀的结构合理性。利用AMESim对阀搭建模型并进行特性仿真。仿真结果表明,该阀的响应时间为0.4 ms,最大流量约为68 L/min,流量与占空比变化曲线线性度大于88%,提出的压电驱动高速开关阀可以满足数字式气动控制的发展需求。

针对柔性恒压储气装置储能特性与材料变形、结构尺度之间的复杂相关性,提出一种无量纲化的结构改进设计方法,以描述储气装置的压力及能量变化规律。从橡胶的本构模型着手,利用有限元仿真思想研究应变能转换机制,分析结构参数与储能特性之间的关系。搭建储气装置充放气试验台,针对不同结构参数及压力工况,进行储气装置的能量变化规律验证。采用仿真及实验相结合的方式,研究尺度变化对能量特性的影响规律。为优化储气装置结构以及应用方面的研究奠定了理论基础。

随机振动模拟试验通过时域波形再现非平稳的振动环境,广泛应用于各类产品的可靠性检测。电液振动台是大型结构件进行模拟试验的关键设备,在随机振动环境下,传统三状态控制器无法同时消除电液振动台干扰力与模型不确定性的影响,以单轴电液振动台作为控制对象,利用滑模控制策略,抑制电液振动台系统在随机振动环境中不确定干扰力的影响,利用自适应逆控制器补偿模型不确定性问题,实现振动台加速度随机振动控制。通过MATLAB/Simulink对该复合控制策略进行随机振动仿真分析,验证控制策略的有效性。

针对数字式气动桥式回路可靠性不高的问题,提出了基于支持向量机的气动系统故障诊断方法。通过分析气动桥式回路常见故障,得出9种故障类型和1种正常状态,使用AMESim建立了回路的仿真模型,基于多传感融合思想获取系统正常动作、工作压力低、气缸泄漏、开关阀不工作或者产生泄漏、减压阀不减压等正常/故障状态数据。针对系统整体工作数据集,在MATLAB中建立支持向量机故障模型进行桥式回路故障诊断实验与分析,结果表明该方法可准确分辨出系统的1种正常状态和9种故障状态。

气压传动系统在制造领域应用广泛,对智能化故障诊断与节能有较大需求。泄漏是气动系统最常见的故障类型及能量浪费的最主要因素之一。以最具代表性的执行元件气缸为研究对象,通过对其上游压力与流量信号进行处理分析,实现对下游气缸常见的内外泄漏故障的有效诊断。信号特征提取通过栈式自编码器完成,提取的特征进行聚类处理评估后送入支持向量机(Support Vector Machine, SVM)分类器进行分类,从而对气缸泄漏故障进行分类和定位。结果表明:通过分析上游信号来确定下游元器件故障状态是可行的;且对于泄漏故障实验,在同等条件下,基于流量信号的平均分类准确率可达到96%,基于压力信号的平均分类准确率为87%。

介绍了高速气缸的缓冲结构 对其缓冲行性进行了仿真和实验研究