- 刘文吉;杜佳璐;李萌;孙玉清;
设计建造一个可工作在有义波高2.5 m及以下海况下的三自由度并联船载平台缩比样机。利用PC机、OP4510仿真机、MATLAB软件和RT-LAB软件，开发一个并联船载平台波浪补偿快速控制原型(RCP)系统。以一个关节空间波浪补偿控制方案为例，利用MATLAB/Simulink实现该控制方案，并通过RT-LAB将其编译为Redhat系统下的可执行文件，下载至OP4510仿真机上，充当原型控制器控制船载平台缩比样机，对该控制方案进行实验验证。结果表明，关节空间波浪补偿控制方案可确保船载平台支撑面保持期望的水平姿态及所开发的波浪补偿RCP系统的有效性，波浪补偿RCP系统可缩短实际波浪补偿控制器开发周期，降低开发成本。
2025年02期 v.51;No.202 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 13683K] - 徐东星
;尹建川
;
为实时准确地反映船舶纵摇运动的非线性、随机性和非平稳性特点，提出一种基于滑动数据窗口和利普希茨商值法的自适应预测模型。首先，利用滑动数据窗口作为系统局部观测器，将船舶纵摇运动姿态序列进行实时分割，同时，采用利普希茨商对当前滑动数据窗口内表示的子系统进行自适应定阶，通过滑动数据窗口和利普希茨商实时为前馈神经网络模型提供在线小批量训练样本，以克服单个样本和大批量数据样本对神经网络模型性能的影响。然后，针对基于确定性学习算法的前馈神经网络易陷入局部最优的问题，提出一种基于改进蝴蝶优化算法训练器的前馈神经网络模型以提高船舶运动姿态的预测精度。在改进蝴蝶优化算法中，引入平衡因子指引的变异算子和最优个体引导机制的信息重组策略，提升算法避免陷入局部最优的能力。最后，利用基准测试函数和“育鲲”轮纵摇运动姿态数据集分别验证了改进蝴蝶优化算法和自适应预测模型的有效性和可行性。实验结果表明，改进蝴蝶优化算法较蝴蝶优化算法、粒子群优化算法和飞蛾扑火优化算法具有更好的收敛速度和收敛精度；本文自适应预测模型的泛化能力更强，预测精度更高，而且每步平均运行时间均在0.2 s以内，小于系统采样时间1 s,不仅满足了实时性要求，而且提高了船舶纵摇运动姿态预报的精度，可为复杂系统在线建模提供一种潜在的解决方案。
2025年02期 v.51;No.202 10-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 14980K] - 张腾;张振华;薛蕃衍;李瑞;申帅;翟晓峰;
为给航海模拟器提供可靠且适用性强的波浪中船舶垂荡和纵摇运动数学模型，避免二维切片理论范畴内采用Frank源汇分布法不规则频率的影响，基于多系数保角变换法对船舶横剖面进行高精度拟合。采用STF法对船舶横剖面水动力系数与波浪激励力进行积分，使用计及船、桨、舵相互作用的Abkowitz模型，实现操纵状态下规则波浪中船舶垂荡和纵摇运动的数值预报。以傅汝德数为0.2航行的“Mariner”轮为仿真对象，当“Mariner”轮迎浪航行时，垂荡运动幅值响应因子的计算结果与试验结果的相对误差小于8.8%,纵摇运动幅值响应因子的计算结果与试验结果的相对误差小于12.9%,计算结果与试验结果的变化趋势一致；浪向角位于0°～360°,垂荡和纵摇运动幅值计算结果关于180°对称，垂荡运动幅值计算结果随着波长的增加趋于定值。“Mariner”轮开展360°回转操纵时，运动耗时3000 s,计算机运行时间约为609.3 s,满足航海模拟器实时性要求。采用本文模型对“Mariner”轮垂荡和纵摇运动时历进行仿真，并将本文模型的数值模拟方程接入航海模拟器视景系统，实现了船舶垂荡和纵摇运动数学模型的实时解算与可视化。
2025年02期 v.51;No.202 22-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 9923K] - 赵志垒;周子豪;
采用AQWA软件对波浪中四柱结构物的水动力展开研究，分析了圆柱体的一阶波浪力和二阶波浪力随波浪频率的变化关系，给出不同频率下圆柱体周围特征点处的波浪升高及柱体周围自由面的波面分布。结果表明：在kr<0.50的低频区域，各圆柱体所受的一阶纵荡波浪力峰值相差不大；在kr>0.50的中高频区域，圆柱一阶纵荡波浪力呈现明显振荡特征，并在kr=1.68附近达到最大峰值，但是各柱体所受一阶垂荡波浪力区别并不明显。四柱结构在纵荡方向所受的二阶波浪力由结构内部指向外部。随着入射波波长增大，波浪对四柱结构的穿透能力逐渐增强。然而当kr=1.68时，四柱体内部流场产生显著的波浪干涉与共振现象，致使结构周边波面升高出现异常峰值。本文揭示了波浪中多柱体之间水动力干扰和共振现象产生的规律，可为后续海上风机平台桩基受力设计提供一定的理论参考。
2025年02期 v.51;No.202 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 11302K] - 孙慧;薛庆;潘明阳;张若澜;郝江凌;
针对多无人艇系统在狭窄水域等复杂环境下的航行问题，提出一种融合改进人工势场法与模型预测控制的混合算法的编队控制与避障方法。首先，对传统的人工势场法进行改进，采用饱和形式的引力势场和分区式的斥力势场，提升无人艇编队在复杂环境中的避障精度和队形保持能力。然后，结合模型预测控制的多步预测优化能力，利用势场力生成的期望轨迹，动态调整控制输入，进而实现编队的稳定控制和高效避障，避免了传统人工势场法在狭窄水域的路径振荡问题。仿真和实验结果表明，改进算法在避障成功率、编队稳定性和路径规划效率等方面均优于传统方法，能够有效避免局部最优，保持队形稳定，顺利通过复杂水域，从而验证了算法的有效性。
2025年02期 v.51;No.202 39-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 10121K] - 王妙妙;王彦富;袁思莹;于惟哲;
为提高船舶轨迹预测精度，提出基于多关系加权图Transformer (MG-Transformer)的船舶轨迹预测模型。首先，从AIS数据中提取相似船舶行为模式，捕获不同运动特征。在此基础上，通过学习不同船舶的历史行为模式，提高模型的预测精度和效率。其次，构造多关系加权图表示多船之间复杂的空间关系，结合Transformer学习多船交互影响并预测未来轨迹。采用宁波舟山港AIS数据开展实验验证。结果表明，在对不同时间步长的轨迹进行预测时，相比LSTM、BiLSTM、Seq2seq、Social-SGCNN, MG-Transformer模型的平均位移误差、最终位移误差均大幅下降，平均降低27.54%,船舶轨迹预测模型精度显著提升。
2025年02期 v.51;No.202 49-57+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 8117K] - 徐尚昕;高洪涛;
为提高渔船柴油机余热利用率，研究了渔船缸套冷却水作为驱动热源的硝酸锂-氨吸收式制冷系统的制冰性能，通过热力学模型仿真，分析了发生温度、蒸发温度和冷凝温度等因素对系统性能的影响。研究表明，硝酸锂-氨吸收式制冷系统在发生温度为75℃～85℃时能够稳定运行，COP最高可达0.5;发生温度较高时，系统能够在较宽的蒸发温度范围内维持较高的COP,显示出较强的适应性和可靠性。此外，■效率的计算结果表明，高温热源能够更有效驱动系统实现低蒸发温度，冷凝温度的升高会导致ECOP显著衰减。综合分析表明，硝酸锂-氨吸收式制冷系统适用于渔船海上作业的制冰需求，能够高效地利用渔船的余热制冷，具有较好的能源利用潜力和节能减排效果。
2025年02期 v.51;No.202 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 6330K] - 初良勇;林嘉辰;黄先婷;杜嘉音;张一鸣;
为促进绿色港口建设，将新能源混合动力拖轮引入传统拖轮调度问题中，结合拖轮在不同作业工况下的能耗特点，构建以船舶在港总成本、拖轮作业产生的电耗成本与油耗成本之和最小为目标的混合动力拖轮调度混合整数线性规划模型。针对问题的特点，设计了嵌入启发式规则的鲸鱼优化算法(WOA)进行求解，在小规模算例时，可以求出与Gurobi误差在0～1.96%内的较优解。算例求解结果显示，通过优化调度混合动力拖轮可有效降低6.91%的拖轮作业总成本和20.80%的燃油消耗量；总成本及油耗随混合动力拖轮数量、电池容量与单位时间充电量增加呈现下降趋势，并且三种参数在合理范围内取值时可有效降低总成本。研究可为港口拖轮实际运营提供理论支撑与决策参考。
2025年02期 v.51;No.202 66-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 7654K] - 王孝坤;董泽锦;王雨薇;孙世超;
为提高码头运营效率，减少船舶停泊期间使用辅机产生的碳排放，在分时电价机制下合理规划船舶岸电使用与泊位分配，提出岸电与泊位联合分配方案。构建总运营成本最小和总碳排放成本最小的双目标优化模型，设计结合启发式方法、邻域拥挤度计算与动态拥挤度更新策略的改进非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解模型，并基于某集装箱码头的实际情况进行算例测试与敏感性分析。结果表明：大部分规模算例下，本文设计的改进NGSA-Ⅱ算法在计算结果和性能方面均优于传统NSGA-Ⅱ算法；改装船比例为70%时，总碳排放成本降幅最大，总运营成本增幅最小；谷时段最长的峰谷时段划分相比最短的划分，总运营成本降低7.65%,总碳排放成本降低2.47%,用电船舶数量增加33%,谷时段电价对船舶用电更具吸引力；分时电价有助于降低总运营成本，船舶成本中等待成本和偏离成本对总运营成本影响较大，而延迟成本影响较小。
2025年02期 v.51;No.202 77-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 5318K] - 刘进平;徐宁;
针对大型商超线上订单分拣系统中拣货员数量有限的“先拣后分”仓店一体分批拣货场景，构建考虑工作量平衡和拣货效率双目标的订单分批与拣货路径优化模型，并结合K-means聚类和贪婪算法的最近邻点策略设计改进的NSGA-Ⅱ算法进行求解。基于沃尔玛等超市运作情况设置拣货布局和算例参数，并通过不同规模的算例验证了模型的正确性和算法的有效性。实验结果表明，以极差作为平衡指标的双目标订单分批与拣货路径优化模型不仅可以实现工作量平衡，而且对拣货效率的负面影响更小；当种群规模设置为50、迭代次数为100时，算法可以获得优质解；基于“先拣后分”的订单分批与路径优化策略较按单分拣可以平均缩短订单最终完成时间的44.37%。双目标模型和算法有利于在工作量和拣货效率两个目标之间取得平衡，既可以提高拣货效率，又可以满足拣货员之间工作量平衡的要求。
2025年02期 v.51;No.202 87-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 7289K] - 邹存龙;吕正恺;王宁;
针对无人船自主航行过程中因光照不均匀及感知图像纹理模糊而导致的特征点匹配失败问题，提出一种自适应光照调节与特征增强图像预处理算法。首先，使用非锐化掩蔽增强图像细节。其次，通过多尺度高斯卷积在亮度通道提取光照分量并使用二维伽马校正均匀化亮度；对色调通道使用高斯滤波抑制低通噪声。最后，使用直方图均匀化算法提升图像对比度。通过在MODD2数据集上开展试验表明：相比于MSR算法、MSRCR算法和SSR算法，本文算法平均梯度均有较大提升，且特征匹配准确度达到86%。研究成果为无人船自主航行中的视觉感知图像提供了预处理技术，提升了图像质量，具有一定的应用价值。
2025年02期 v.51;No.202 97-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 668K] - 张雅;陈澎;刘丙新;刘鹏;夏辰旭;
针对现有目标检测模型在提取溢油区域复杂特征及识别不规则形状溢油区域方面存在的局限性，提出一种改进的Mask R-CNN模型，以更好地完成海面溢油检测任务。首先，在该模型特征提取网络引入可变形卷积模块，以提升模型对不规则形状溢油区域的感知能力；其次，在模型中加入改进后的注意力机制，使模型在增强对溢油区域关键特征捕捉能力的同时增加较少的参数；最后，使用完全交并比损失函数(CIoU Loss)作为目标框回归损失函数，提升模型在边界框回归任务中的性能。在公开的合成孔径雷达(SAR)海面溢油数据集上的实验表明，改进后的Mask R-CNN模型检测精度为66.14%,相比原始Mask R-CNN模型提高了5.33%;与目标检测模型Yolov9、Yolov10、Faster R-CNN及Cascade R-CNN相比，检测精度分别提高了31.79%、 19.01%、30.47%和21.02%;与实例分割模型Yolact和Yolov5-seg相比，检测精度分别提高了22.94%和29.50%。
2025年02期 v.51;No.202 106-114+124页 [查看摘要][在线阅读][下载 15707K] - 李书兆;孙国栋;张安;王栋;崔春义;
利用离散元法分析初始各向异性砂土在非对称循环荷载下的液化行为。通过生成椭球颗粒制备各向异性砂土试样，采用常体积法开展不排水循环三轴剪切模拟，分析循环加载过程中力学配位数、冗余指数和组构各向异性的演化，揭示砂土在微观层面的液化特征。结果表明，离散元模拟有效反映了非对称循环加载条件下密砂更高的抗液化能力。试样在完全液化时，力学配位数和冗余指数分别降至0.35和2.4,这与是否对称循环加载无关。不同加载条件下，颗粒长轴的组构随着循环加载由各向异性向各向同性转变。在应力反转条件下，液化发生后，颗粒长轴组构各向异性迅速减小，同时，接触法向组构发生显著变化并出现方向切换。初始液化均发生在接触法向组构各向异性变量从负值逐渐接近0的过程中。研究结果有助于深入理解液化的微观力学机制，有助于构建复杂加载条件下各向异性砂土循环液化的宏观本构模型。
2025年02期 v.51;No.202 115-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 13780K] - 梁焯辉;张彬;朱文斌;夏远辰;王博乔;张斯琦;
为研究多孔碳化硅在氢动力船舶中对氢气爆燃事故的抑制效果及机理，搭建了可燃气体半开敞抑爆实验平台，通过改变多孔碳化硅的放置位置、孔径及当量比等参数探究其抑制氢-空气预混气体爆燃的效果，并结合数值模拟分析其抑爆机理。结果表明：多孔碳化硅对氢气-空气爆燃的抑制作用机制包括吸热降温、火焰淬熄及超压衰减。然而，多孔碳化硅也会对未燃气体产生扰动，导致火焰形态变形，从而加剧爆燃反应。在相同孔径和当量比条件下，材料距离点火源较近时，抑制效果显著，因为火焰到达多孔碳化硅表面时，两侧的压差较小，从而降低了火焰在孔道中的流动速度，进而中断了能量传递并使火焰熄灭。在氢-空气当量比为0.4、距离点火源110 mm工况时，40 PPI和50 PPI的多孔碳化硅均能有效抑制氢气火焰传播，火焰速度峰值分别降低5.2 m/s和12.5 m/s,超压峰值的衰减率分别为26.5%和7.2%;在距离点火源220 mm工况时，50 PPI孔径的碳化硅可有效淬熄大部分火焰，火焰速度和超压峰值分别降低10.5%和13.9%;在距离增至330 mm时，三种孔径的碳化硅均无法有效阻止火焰传播，相反，由于对火焰锋面的破坏作用，导致爆燃反应更加剧烈。不同当量比下，燃烧的能量释放和反应速率存在差异，这也会直接影响多孔碳化硅的抑爆效果，当量比降至0.3时，多孔碳化硅的抑爆效果增强；当量比提高至0.5时，能量释放增加，导致碳化硅的抑制效果减弱。
2025年02期 v.51;No.202 125-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 15892K] - 陈炜龙;苏风民;王湛源;常超;彭本利;
采用聚乙烯醇水凝胶柔性表面作为水下减阻材料，通过添加海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素增强其弹性和机械强度。使用转盘测阻法对不同间距的流向沟槽柔性表面和垂直流向沟槽柔性表面的减阻性能进行测试，分析其对圆盘减阻性能的影响机制。结果表明：无沟槽水凝胶柔性表面在层流时具有良好的减阻效果，但在湍流时会丧失减阻效果，产生增阻的作用；两种具有稀疏沟槽的水凝胶柔性表面在层流时减阻率更高，并且在高雷诺数的湍流状态下也能保有一定的减阻效果，不会产生增阻的作用。
2025年02期 v.51;No.202 135-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 7766K] <正>本刊参考文献标注采取顺序编码制,各篇文献要按正文部分标注的序号依次列出,连续编码,并将序号置于方括号中。参考文献的页码一般置于参考文献表中,如多次引用同一著者的同一文献,则在正文中标注首次引用文献的序号,并在序号的右上标“[]”外注明引文页码。文后参考文献的书写顺序、标点符号等如下。
2025年02期 v.51;No.202 142页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K] - 孙毓彬;牛豪杰;林成新;张环宇;
为提高FeMnSi记忆合金的应力自适应特性，研究了通过激光合金化在316不锈钢表面制备FeMnSiCrNi记忆合金涂层的工艺及性能。利用有限元分析软件ANSYS对熔池形状与尺寸进行仿真，优化后的最佳工艺参数为激光功率2000 W、扫描速率400 mm/min、离焦距离-30 mm、重叠率50%。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备，分析涂层的微观结构、残余应力、力学性能及耐磨性。结果表明，涂层与316不锈钢基体形成良好的冶金结合，结构致密，主要由γ奥氏体相和部分ε马氏体相组成；激光合金化过程中产生的残余应力诱发了γ→ε马氏体相变，涂层的残余应力呈“压应力→拉应力→压应力”分布；FeMnSiCrNi涂层硬度明显高于基体，且摩擦系数较低，在不同载荷下，FeMnSiCrNi涂层的摩擦系数和磨损量均显著优于316不锈钢基体。试验结果表明，激光合金化的FeMnSi记忆合金涂层具备优异的力学性能与耐磨性，验证了γ→ε马氏体相变对涂层性能的优化作用，为高性能记忆合金材料的设计提供了理论依据。
2025年02期 v.51;No.202 143-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 30504K] - 鱼亨洋;张彬;刘小超;
为探究船舶油水分离器中陶瓷膜的分离机理与预测方法，基于自建实验平台，系统考察了含油浓度、膜孔径与跨膜压差对分离效率及通量的影响。结果显示，无论浓度、孔径或压差如何变化，截留率均大于99%;但通量衰减受该三者制约显著，影响顺序为：含油浓度>跨膜压差>膜孔径。以孔径1μm、压差0.10 MPa为例，当浓度由50 mg/L升至200 mg/L时，通量衰减率从2%增至12%;以浓度100 mg/L为例，压差从0.05 MPa升至0.20 MPa,可使初始通量达583 L/(m~2·h),但平均衰减率达8%;在0.10 MPa条件下，孔径由0.5μm增至2μm时，高浓度下通量由368 L/(m~2·h)降至312 L/(m~2·h),衰减率达16%。为此，提出了结合影响机制的膜分离效果预测网络Flow-LSTM,该模型通过时空特征提取、注意力融合与残差连接，有效缓解了传统LSTM对历史信息筛选不足与损耗问题，并将关键变量排序结果作为输入控制模型。与MLP、RNN、LSTM及GRU基线对比，Flow-LSTM在R~2、MSE和MAE指标上均优于基线，较原始LSTM模型，R~2提升5%,MSE和MAE分别下降21%和22%。
2025年02期 v.51;No.202 154-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 11860K] -
<正>《大连海事大学学报》是交通运输部主管、大连海事大学主办的理工类综合性学术期刊，1957年创刊，季刊，国内统一连续出版物号为CN 21-1360/U，国际标准连续出版物号为ISSN 1006-7736。《大连海事大学学报》以刊载水路运输工程领域研究论文为主，收稿范围:船舶与海洋工程、交通运输工程、能源与动力、海洋环境保护、水声工程、信息科学与技术、人工智能、电子工程、机械工程、土木工程、材料、数学力学等工程领域的研究论文。
2025年02期 v.51;No.202 165页 [查看摘要][在线阅读][下载 40K] <正>线条图应清晰且有区分度,可用Word或Visio打开编辑。字体字号要求:中文字体为宋体,英文字体为Times New Roman,字号为8磅。坐标曲线图的坐标轴、标值线的画法应规范。如果坐标轴未给出标值线和标值,坐标原点应用字母“O”标注,在坐标轴的末端应按照增量方向画出箭头,标目应排在坐标轴末端的外侧。如果坐标轴上已给出标值线和标值,坐标原点应用阿拉伯数字“0”或实际数值标注,不宜画出表示增量方向的箭头,标目应居中排在坐标轴的外侧,标注形式为“量的符号或名称/单位符号”。
2025年02期 v.51;No.202 166页 [查看摘要][在线阅读][下载 474K] -
<正>1．收稿范围:交通运输工程、船舶与海洋工程、热能与动力、海洋环境、电子信息、控制、材料等工程领域的研究论文。2．来稿应具有创新性、学术性、科学性、规范性和可读性，要求论点明确、论据充分、数据可靠、层次清楚、文字精练。3．稿件语言应使用中文，版本为Word版，文章字数一般要求在8000字以上。
2025年02期 v.51;No.202 167页 [查看摘要][在线阅读][下载 38K] 下载本期数据