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华中科技大学学报(自然科学版) 2025年第4期53卷 59-64页

作者：杨文山章君强赵喆邹通达武汉第二船舶设计研究所哈尔滨工程大学船舶工程学院

基于数值方法探索了纵缝式开孔对水下航行器水动力噪声的影响．通过低噪声重力水洞试验验证了水动力噪声数值方法的有效性，在此基础上，以Suboff缩比模型为研究对象，采用大涡模拟、DES(分离涡算法)、FW-H方程和流激噪声理论，开展了... 详细信息

基于数值方法探索了纵缝式开孔对水下航行器水动力噪声的影响．通过低噪声重力水洞试验验证了水动力噪声数值方法的有效性，在此基础上，以Suboff缩比模型为研究对象，采用大涡模拟、DES(分离涡算法)、FW-H方程和流激噪声理论，开展了网格无关性分析，探究了纵缝式开孔水下航行器流噪声和流激噪声特性，确定了不同航速下水动力噪声主导分量．计算结果表明：表面开孔破坏了壳体的连续性，扰乱了流体的流动，增大了航行体表面的脉动载荷，进而使水下航行体流激噪声大幅增加并成为水动力噪声主要分量；在3 m/s航速下，水下航行器开孔后的流噪声减小，流激噪声增大，二者叠加后的水动力噪声增大，随着水下航行器航速的提高，流噪声及流激噪声均有不同程度的提高，但流激噪声始终是水下航行器开孔后水动力噪声的主要成分．

关键词：水下航行器纵缝式开孔水动力噪声主导分量大涡模拟

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用于换电站的模块化多端口变换器电压均衡拓扑及电压匹配控制

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电工技术学报 2025年第2期40卷 517-530页

作者：黄艳辉李锐刘飞胡士礼吴尧武汉大学电气与自动化学院武汉430072 武汉第二船舶设计研究所武汉430010

电池换电站可提供充电服务,大大缩短了充电时间。随着电动汽车充电功率水平越来越高,电池换电站需要连接到中压电网以扩大其容量。在传统解决方案中,电力电子变压器用于构建低压直流母线,充电桩通过分布式直流变换器与低压母线相连接。... 详细信息

电池换电站可提供充电服务,大大缩短了充电时间。随着电动汽车充电功率水平越来越高,电池换电站需要连接到中压电网以扩大其容量。在传统解决方案中,电力电子变压器用于构建低压直流母线,充电桩通过分布式直流变换器与低压母线相连接。然而这种拓扑结构需要大量变换器和两个功率变换级,由此增加了设备成本。该文提出一种仅需一个功率变换级的大规模电池充电拓扑结构,以减少变换器中器件数量,实现了开关管的零电压软开关(ZVS),提升了系统效率。此外,还提出一种电压均衡电路和电压匹配控制策略,以解决由荷电状态差异引起的功率不匹配问题。电压匹配控制可以拓宽变换器充电电压范围,降低蓄电池充电电流纹波。仿真和实验验证了拓扑和控制策略的可行性。

关键词：电池充电热插拔模块化变换器电压均衡

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基于双自由度系统的转子特征值耦合特性分析

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船舶力学 2025年第3期29卷 506-516页

作者：周兆华雷晓薇张雪冰王刚伟杨俊何鹏武汉第二船舶设计研究所武汉430064 哈尔滨工业大学哈尔滨150000

随着大流量涡轮泵的迅速发展,其叶轮尺寸和转速日益增大,导致涡轮泵本身的耦合振动现象凸显。为保持涡轮泵的平稳运行并降低其振动噪声,本文研究了涡轮泵转子系统的耦合动力学特性。首先,基于简化的涡轮泵转子有限元模型进行分析,发现... 详细信息

随着大流量涡轮泵的迅速发展,其叶轮尺寸和转速日益增大,导致涡轮泵本身的耦合振动现象凸显。为保持涡轮泵的平稳运行并降低其振动噪声,本文研究了涡轮泵转子系统的耦合动力学特性。首先,基于简化的涡轮泵转子有限元模型进行分析,发现当转子不同阶频率在Campbell图中相互趋近时,接近重合的区域会发生转向和合并两种耦合特征现象。进一步分析发生耦合特征现象时的转子模态,发现互相耦合的不同阶特征模态会相互影响。接着,采用双自由度系统模拟转子耦合特征现象,分析耦合度、阻尼以及陀螺力矩对其特性的影响。最后,分析双自由度系统耦合动力学特性,发现系统发生转向及合并现象时,其动力响应会发生突变,导致系统耦合振动幅值增大,甚至系统失稳。研究成果可为转子系统安全稳定运行提供理论指导。

关键词：特征值耦合动力学特性转子系统坎贝尔图

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艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷特性研究

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华中科技大学学报(自然科学版) 2025年第4期53卷 79-84页

作者：孙国仓刘翱周福昌庞福振武汉第二船舶设计研究所哈尔滨工程大学船舶工程学院

针对艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷难获取等问题，基于计算流体动力学结合LES(大涡模拟)方法开展了艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷特性研究，建立了艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷的预报方法及流程，并通过标准桨与公开文献中实验结果对... 详细信息

针对艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷难获取等问题，基于计算流体动力学结合LES(大涡模拟)方法开展了艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷特性研究，建立了艉部伴流作用下螺旋桨激励载荷的预报方法及流程，并通过标准桨与公开文献中实验结果对比验证了方法的有效性；分析了艉部伴流作用下螺旋桨周围涡系分布，探究了来流速度和转速参数对螺旋桨激励载荷的影响规律．研究表明，艉部伴流作用下，螺旋桨后方形成包括梢涡、随边涡及毂涡在内的旋涡系统，且螺旋桨激励载荷均随着来流速度和转速的增加而增大，在2～5 m/s的来流速度范围内，速度每增加1 m/s，尾翼后方平均脉动压力总级增大约5 dB，而转速变化带来的影响较小．

关键词：来流速度转速涡系分布螺旋桨激励载荷艉部伴流

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极地低温环境结冰预探测方法与防除破冰技术研究进展

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哈尔滨工业大学学报 2025年第2期57卷 1-16页

作者：邵苛苛宋孟杰沈俊蔡标华甄泽康石含张旋张龙北京理工大学机械与车辆学院北京100081 武汉第二船舶设计研究所武汉430205

极地低温、高湿、高风速、高盐度、极昼极夜等极端环境易导致船舶、低空飞行器等近海面装备表面结冰,严重影响装备正常运行。为应对极地复杂环境带来的冰害,国内外学者围绕结冰预测探测方法、防除破冰技术等开展了大量对比实验与数理建... 详细信息

极地低温、高湿、高风速、高盐度、极昼极夜等极端环境易导致船舶、低空飞行器等近海面装备表面结冰,严重影响装备正常运行。为应对极地复杂环境带来的冰害,国内外学者围绕结冰预测探测方法、防除破冰技术等开展了大量对比实验与数理建模研究,对既有涉冰研究进展进行了分析总结。结果表明:结冰预测方法主要基于经验、理论与数值3种模型,其中,理论模型准确度小于50%,而数值模型准确度大于60%;结冰探测主要采用观测与检测两种方法,其中,平均结冰厚度的观测法与检测法测量精度分别可达±0.038 mm与±0.05 mm;极地装备表面的覆冰源自海浪飞沫、雨雾飞沫与大气,其中,海浪飞沫占比高达90%;防除冰技术有被动式和主动式两种,前者能耗低且寿命短,后者效率高但装置复杂,两者结合仍是未来发展趋势;极地水上船舶破冰主要采用冲撞、顶撞与首压技术,冰下潜艇破冰则采用机械挤压、鱼雷爆破与激光融冰等直接破冰或“先弱冰再破冰”的耦合技术。基于本文对极地低温环境结冰预探测方法与防除破冰技术的分析,进一步提出了既有方法与技术的优化方向,以期为复杂低温环境中载运装备及工程设备的冰灾护控技术发展提供参考与借鉴。

关键词：极地预冰探冰防冰除冰破冰

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一种基于载波重构的低开关次数功率均衡调制策略

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电网技术 2025年第5期49卷 2076-2086页

作者：路子豪宫金武林子森徐畅代克民蔡久青吴钫武汉大学电气与自动化学院武汉第二船舶设计研究所

基于载波重构的调制策略通常是以牺牲开关次数为代价来实现逆变器输出线电压谐波含量低和各单元输出功率均衡的。该文提出了一种基于载波重构的改进调制策略，通过在水平方向上调整传统层叠载波的排布，重构出新的载波，避免垂直方向上... 详细信息

基于载波重构的调制策略通常是以牺牲开关次数为代价来实现逆变器输出线电压谐波含量低和各单元输出功率均衡的。该文提出了一种基于载波重构的改进调制策略，通过在水平方向上调整传统层叠载波的排布，重构出新的载波，避免垂直方向上的载波瞬时值突变所导致的额外开关动作。首先推导了交错并联逆变器各模块一个重构载波周期的输出平均功率表达式，证明逆变器并联模块间输出功率均衡；其次分析了垂直方向重构的载波引入额外开关次数的原因，推导了一个基波周期内逆变器在不同调制策略下开关次数的表达式，证明所提调制策略在水平方向上重构不会引入额外开关次数；最后搭建了仿真模型和实验平台验证了理论分析的正确性和可行性。

关键词：交错并联T型逆变器载波重构低开关次数功率均衡调制策略

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船舶大间距移水水锤影响因素研究

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舰船科学技术 2025年第7期47卷 23-26页

作者：方超李斌程舟济潘未波赵永才郭裕武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430205

船舶大间距移水系统由于阀门启闭造成的水锤冲击现象突出,严重影响到系统运行安全和总体隐身性能。为指导移水系统水锤冲击治理,探究大间距移水水锤升压的主要影响因素,本文基于瞬变流模型,采用系统仿真的方法对关阀时间、移水压力、管... 详细信息

船舶大间距移水系统由于阀门启闭造成的水锤冲击现象突出,严重影响到系统运行安全和总体隐身性能。为指导移水系统水锤冲击治理,探究大间距移水水锤升压的主要影响因素,本文基于瞬变流模型,采用系统仿真的方法对关阀时间、移水压力、管道直径等影响因素进行单一变量的比对计算,计算结果表明延长关阀时间、降低移水压力、增大管道直径可有效降低水锤升压。研究结果为大间距移水系统的水锤冲击治理指明了方向。

关键词：大间距水锤冲击系统仿真单一变量

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基于多级节流配置的大压降通海系统低噪声优化设计

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舰船科学技术 2025年第3期47卷 50-54页

作者：方超肖龙洲马骏俞健蔡标华武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430064

针对某型号船舶通海系统大压降工况下节流噪声突出的问题,基于多级节流设计理论,根据系统特性提出三级节流的低噪声优化设计方案。采用二维流场数值计算的方法,快速验证三级节流降噪方案的可行性。对优化前后系统的流场进行数值计算,结... 详细信息

针对某型号船舶通海系统大压降工况下节流噪声突出的问题,基于多级节流设计理论,根据系统特性提出三级节流的低噪声优化设计方案。采用二维流场数值计算的方法,快速验证三级节流降噪方案的可行性。对优化前后系统的流场进行数值计算,结果表明阀后流体强烈的气蚀及湍流得到有效控制。优化前后对比试验结果表明,优化后系统流噪声降低5.6 dB,节流噪声抑制效果显著,对船舶大压降通海系统噪声治理具有重要指导意义。

关键词：多级节流节流噪声气蚀优化设计

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基于面元法的毂帽鳍螺旋桨水动力性能研究

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舰船科学技术 2025年第1期47卷 49-53页

作者：夏琨余鹏殷洪刘敏武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430205

毂帽鳍作为一种良好的水动力节能装置,对螺旋桨有着较为明显的节能效果。本文采用基于诱导速度的面元法,以KP505螺旋桨为研究对象,与实验值进行对比发现面元法预报程序计算精度较高,验证了程序的可行性,是一种毂帽鳍螺旋桨快速设计和性... 详细信息

毂帽鳍作为一种良好的水动力节能装置,对螺旋桨有着较为明显的节能效果。本文采用基于诱导速度的面元法,以KP505螺旋桨为研究对象,与实验值进行对比发现面元法预报程序计算精度较高,验证了程序的可行性,是一种毂帽鳍螺旋桨快速设计和性能预报的有效手段;对影响毂帽鳍的3个参数进行变参数分析和参数优选。计算结果表明,鳍桨相位角对螺旋桨水动力性能的影响较小,而毂帽鳍直径、毂帽鳍与螺旋桨的轴向间距在合适的范围内尽可能小,能够提高毂帽鳍的节能效果。

关键词：水动力性能毂帽鳍面元法参数优选

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基于ADINA的气囊展开过程分析

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舰船科学技术 2025年第7期47卷 54-58页

作者：王明剑吴佳峰黄昊吴刚武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430064

本文简要介绍潜艇压载水系统的功能,提出新型气囊式压载水系统及其构成。对气囊充气过程进行深入分析,并建立初始充气阶段的多节点结构模型及主充气阶段的质量阻尼模型。采用流固耦合软件ADINA对气囊充气过程进行数值模拟。结果为今后... 详细信息

本文简要介绍潜艇压载水系统的功能,提出新型气囊式压载水系统及其构成。对气囊充气过程进行深入分析,并建立初始充气阶段的多节点结构模型及主充气阶段的质量阻尼模型。采用流固耦合软件ADINA对气囊充气过程进行数值模拟。结果为今后气囊展开过程控制方案提供参考的依据,并为气囊式压载水系统机理研究提供思路。

关键词：流固耦合 ADINA 展开过程气囊

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