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【科研项目】大型船舶的推进系统-船体动力学耦合理论及方法研究

发布时间:2017-01-13 17:31:00

 大型船舶的推进系统-船体动力学耦合理论及方法研究(国家自然科学基金重点项目 2012.01—2016.12)

  船舶推进系统-船体的动力学耦合理论是适应船舶大型化发展趋势和提高大型船舶航行性能的理论基础,需要解决大型船舶的大尺度效应、多参数耦合作用以及不确定航行环境与状态对船舶推进系统影响的理论问题,并探索通过改善推进系统的自适应性和工作可靠性来提升船舶航行性能的方法。据此,本项目以大型船舶“新欧洲”号8530TEU集装箱船 297000 DWT VLCC油船的推进动力系统为研究对象,通过大型船舶推进系统的状态不确定性分析与评估、水环境-船体-推进系统动力学耦合作用、以及船舶的实验室试验性能与实海环境的航行性能不一致性等三个方面的研究,提出实海环境下波浪载荷与船体变形的实时预报方法,建立大型船舶的推进系统-船体耦合动力学理论,揭示推进系统与船体耦合作用关系,解决影响大型船舶推进装置安全、可靠、高效的基础理论与关键技术,为大型船舶在复杂海洋航行环境中的航行性能提升提供理论支持。

  本项目关键科学问题:

  大型船舶航行中的波浪—船体动力学耦合理论,准确、有效地预报出大型船舶航行于波浪时发生的船体变形

  大型船舶的推进系统—船体动力学耦合理论与方法,揭示推进系统与船体变形的耦合形式与耦合机理

  实验室试验模型与实船测试下船舶航行性能研究;提升大型船舶航行性能的优化方法

  研究团队情况

  武汉理工大学:严新平、刘正林、杨平、李廷秋、朱汉华、袁成清、章社生、周新聪、王志华、张聪及其有关博士、硕士研究生

  中国船级社上海规范所:杨忠民、张建军

  主要研究成果

  1. 学术奖励2

  [1] 严新平,刘正林,朱汉华,周新聪,杨琨,金勇,王志华,袁成清,刘杰,胡木水,张聪,梁磊,陈凯,张圣东,田哲.  船舶轴系的性能和结构优化的理论研究、试验装置研制与工程应用, 中国航海学会科学技术奖,特等奖,2014

  [2] 严新平、刘正林、姚世卫、朱汉华、张建军、周新聪、杨琨、王隽、金勇、杨忠民、王志华、袁成清、刘杰、胡木水、张聪. 船舶轴系性能研究与艉轴承研制及其工程应用,湖北省科技进步奖,一等奖,2015

  2. 项目组共发表期刊论文66篇,其中SCI期刊论文22篇,EI期刊论文10篇,中文核心期刊29篇,英文期刊5篇。会议论文70

  [1] Xing J. T., Tian, Z., Yan, X. P.. The dynamics of ship propulsion unit-large hull-water interactions [J], Ocean Engineering, 2016, 124, pp 349-362 SCI刊源

  [2] Liang XingxinLiu ZhenglinWang HuanjieZhou, XuhuiZhou Xincong. Hydrodynamic lubrication of partial textured sliding journal bearing based on three-dimensional CFD. Industrial Lubrication and Tribology, 2016, v 68, n 1, p 106-115 SCI刊源

  [3] Huang Q W, Yan X P, Wang Y K, et al. Numerical and experimental analysis of coupled transverse and longitudinal vibration of a marine propulsion shaft[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2016 ,30(12): 5405-5412. SCI刊源

  [4] Zhang, C; Tian, Z; Yan, X P. Analytical analysis of the vibration of propulsion shaft under hull deformation excitations[J]. Journal of Vibroengineering, 2016, 18(1): 44-55. SCI刊源

  [5] Dong, C. L.、Yuan, C. Q.、Bai, X. Q.、Yan, X. P.、Peng, Z. ,Tribological properties of aged nitrile butadiene rubber under dry sliding conditions ,Wear, 2015, 322: 226-237. SCI刊源

  [6] Huang Q W, Zhang C, Jin Y, et al. Vibration analysis of marine propulsion shafting by the coupled finite element method[J]. Journal of Vibroengineering, 2015, 17(7): 3392-3403. SCI刊源

  [7] Dong Conglin、Yuan Chengqing、Bai Xiuqin、Yan Xinping、Peng Zhongxiao ,Study on wear behaviour and wear model of nitrile butadiene rubber under water lubricated conditions ,RSC Advances, 4(36), pp 19034-19042,2014. SCI刊源

  [8]Zhixiong Li,  Xinping Yan,  Zhe Tian,  Chengqing Yuan,  Zhongxiao Peng.  Blind vibration component separation and nonlinear feature extraction applied to the nonstationary vibration signals for the gearbox multi-fault diagnosis[J],  Measurement, Elsevier, Vol. 16(1), 2013.  SCI刊源

  [9] Zhixiong LiXinping YanLi Qin;  Chengqing YuanZhongxiao PengModel reference robust control for marine propulsion systems with model uncertainty caused by hull deformation[J]; Journal of Marine Science and Technology, Vol.21,No.4,pp 400-409, 2013. SCI刊源

  [10] Li Qin, Xincong Zhou, Yan Gao, Pengju Cao,Jianzhou Quan,Zhixiong Li. Shaft power measurement for marine propulsion system based on magnetic resonances[J], IEICE ELECTRONICS EXPRESS, Vol.9, No.15, 1260-1265.SCI刊源

  3. 申报专利23

  [1] 严新平、田哲、刘正林、朱汉华、周新聪、陈凯 ,一种大型船舶推进轴系试验台液压加载装置 ,2013/10/16, 42 , (中华人民共和国国家产权局 )中国授权, CN201310201040.8(公示期)

  [2] 刘正林、张圣东、严新平、于洪涛、戴天熙 ,立式船用水润滑推力轴承模拟试验装置 ,2013/4/24, 42, (中华人民共和国国家产权局 )中国授权, CN201220625651.6

  [3] 刘正林、袁成清、郭智威、周新聪、朱汉华、张圣东、白秀琴,一种用于船舶轴系综合性能试验平台水润滑与冷却的水箱装置 ,2013/6/12, 42, ( 中华人民共和国国家产权局 )中国授权, CN201220654860.3

  [4] 袁成清、 严新平、 刘正林、 朱汉华、 郭智威、 宗成强、 李志雄 ,船舶推进装置与船体的耦合动力学试验台,中国,中华人民共和国国家知识产权局, ZL201110155123.9

  [5] 严新平、刘正林、周新聪、朱汉华、袁成清、金勇、赵江滨、杨琨、白秀琴、郭智威、董从林 ,船舶轴系综合试验平台,2014, 中国, 中华人民共和国知识产权局, ZL201210532432.8

  4. 软件著作权16

  [1] 不同轴承支撑状态下大型船舶推进轴系回旋振动计算软件V1.0, 软件著作权,登记号:2013SR044928

  [2] 多因素综合效应下大型船舶轴系校中计软软件V1. 0,软件著作权,登记号:2013SR044932

  [3] 水润滑橡胶尾轴承水膜压力和厚度计算软件 ,软件著作权,登记号: 2012R11L197785

  [4]计入艉轴倾角的水润滑橡胶尾轴承水膜压力和水膜厚度计算软件,2014,中国,中国版权保护中心软件登记部,2014SR029079

  [5] 李廷秋 ,LI Wave Generator software ,中国, 2014

  5.  项目成果转化及应用情况

  1)采用所提出的船舶轴系动力学理论,自主论证、设计并建造了武汉理工大学船舶轴系综合性能试验平台。先后为中国船舶重工集团第七一九和第七〇一研究所开展了轴系校中计算和振动分析,提出了解决轴系校中与振动等有关问题的改进措施。

  2)本项目的研究成果,为船舶规范中关于船舶轴系的相关内容的调整提供了理论依据,有些研究成果已纳入船舶规范和指南,有些成果将进一步梳理,结合规范指南作为修订时的输入

  6. 人才培养情况。

  资助项目执行期间,1人获得国家自然科学基金青年基金,博士毕业6人,硕士毕业35人,在读博士和硕士研究生共12人。

  7. 学术交流情况

  1)参加国际会议

  [1] 2013年8月21-23日,中国哈尔滨,严新平参加了海洋工程基础研究青年科学家论坛,做了“大型船舶的推进系统-船体动力学耦合理论及方法研究”的邀请报告;

  [2] 2013年7月31日-8月2日,中国青岛,第五届中英摩擦学论坛(5th China-UK Symposium on Marine Tribology and Corrosion Aspects),严新平教授做大会主旨报告:Study on Ship Hull Antifouling Performance and Drag Reduction Using Biomimetic of Shell Surfaces;

  [3] 2013年4月13-15日,中国北京,第四届中日摩擦学高层论坛,严新平教授、袁成清教授出席会议,袁成清教授做邀请报告:Coupling Effect of Wear, Fatigue and Aging For Water Lubricated Rubber Stern Tube Bearing and Its Life Evaluation;

  [4]2014年8月,英国,严新平教授在英国皇家工程院杰出学者访问基金(Distinguished Visiting Fellowship Award of Royal Academy of Engineering)资助下,赴英国利 物浦约翰摩尔斯大学、利物浦大学、曼彻斯特大学等高校进行学术访问,并受邀作题为“船舶动力系统的技术创新研究”的学术报告;

  [5]2014年8月24日,中国张家界,严新平教授出席2014 IEEE Prognostics and System Health Management Conference会议并做大会邀请报告:Study on Monitorability Design and Application for Marine Power System in Life Cycle";

  [6] 2014年4月13-15日,日本静冈,袁成清教授出席第五届中日摩擦学高层论坛会议并做邀请报告:“Study on Wear Behaviour and Wear Model of Nitrile Butadiene Rubber (NBR) Under Water Lubricated Conditions” 

  [7] 2015年6月严新平教授作为大会主席主持并参加了The 3rd International Conference on Transportation Information and Safety, 2015/6/25-2015/6/28, WUHAN

  [8] 2015年4月严新平教授作为大会主席主持参加了6th Advanced Forum on Tribology, 作了题为“Tribology in Ship Shaft System”的主题报告,2015/4/18-2015/4/20,WUHAN

  2)国外学者访问

  [1] 20139月至10月 Price教授来校交流。

  [2] 2014年5月和10月,Price教授两次学校交流访问。

  3)举办国际会议

  [1] 2013年6月28日-30日,在武汉主办了第二届“交通信息与安全国际学术会议”(The 2nd International Conference on Transportation Information and Safety,ICTIS 2013)。本次大会以“物联网时代的交通安全”为主题,研讨交通运输领域(道路、铁路、水运、航空以及城市交通等)有关信息和安全的新理论、新技术、新方法、新标准和新设备,促进国内外学者最新研究成果和技术经验的交流。

  [2] 2013年7月31日-8月2日,在青岛与中国科学院兰州化学物理研究所和英国南安普顿大学(University of Southampton)联合主办了第五届中-英摩擦学与表面工程研讨会,会议的主题为“海洋摩擦学与腐蚀”。 70余人参加了本次会议,其中22位来自英国、美国、韩国和国内的知名专家学者作了大会主旨报告和特邀报告。

  [3] 2014年9月,李廷秋教授组织召开南安普顿-武汉理工大学高性能船舶联合中心“水弹性”座谈会,与来自英国南安普顿大学三院院士William Garient Price教授就本项目相关问题进行了积极的交流和讨论; 

                   

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