2024年船舶热能动力全国重点实验室开放基金项目指南

研究目标：针对当前基于离线辨识的船舶动力装置振动主动控制系统在恶劣环境、复杂工况下特征参数时变导致声学特性恶化、失控的风险，开展在线辨识算法低复杂度优化策略、动态敛散特性分析、关键参数自寻优全工况适应性提升方法、抗误差通道时变及全工况参数自寻优试验等研究，突破多通道耦合在线辨识算法低复杂度设计、步长自适应寻优等关键技术，形成抗误差通道时变干扰的全工况自适应振动主动控制算法，为改善船舶动力装置声学性能及系统鲁棒性提供技术支撑。

研究内容：1）面向周期性声学特征信号的在线辨识算法低复杂度优化策略研究；2）多变量耦合影响下的在线辨识算法动态敛散特性分析；3）在线辨识算法关键参数自寻优全工况适应性提升方法研究；4）多通道耦合在线辨识算法抗误差通道时变及全工况参数自寻优试验研究。

技术指标：1）搭建典型泵-管路系统双层隔振试验台架，针对泵及进出口管路开展振动主动控制试验，采用在线辨识后，各测点振动加速度前3根突出线谱控制效果均不小于6dB；2）误差通道（通道数不少于6）或工况变化后，控制算法响应时间不超过60秒。

研究目标：针对钛合金换热管在管外流动海水激励下与折流板/管存在的微动磨损腐蚀问题，重点开展压力、温度、流速等环境因素对钛合金微动磨损腐蚀影响机制、钛合金表面微动磨损腐蚀防护技术、钛合金抗微动磨损腐蚀安全设计准则等研究，形成典型钛合金材料海水环境微动磨损腐蚀数据库及安全设计方法，为实现海水换热器稳定运行提供技术支撑。

研究内容：1）环境因素对钛合金微动磨损腐蚀影响机制研究；2）钛合金表面微动腐蚀磨损防护工程技术研究；3）钛合金抗微动磨损腐蚀安全设计准则研究。

技术指标：1）环境影响因素包括但不限于压力、温度、流速，其中压力研究范围0-20MPa，温度研究范围0-100℃，流速研究范围0-5m/s；2）防护后微动腐蚀磨损速率降低不低于70%。

研究目标：针对船舶动力系统负压管道阀门空气内漏导致工质污染、破坏系统运行压力、增加辅助系统运行负荷、影响系统整体运行效能等问题，开展船用小型化波纹管密封调节阀方案、高调节频次波纹管疲劳寿命分析与优化、阀杆及阀塞运动组件流激振动抑制、船用环境下波纹管密封调节阀综合性能评估、波纹管密封调节阀原理试验等研究，突破阀杆驱动机构一体化小型化设计、波纹管及阀体形腔结构多目标优化等关键技术，形成适用于负压管道的电动波纹管密封调节阀技术方案，研制原理样机并完成试验验证，源头上抑制系统管路空气内漏，支撑船舶动力系统架构简化和效能提升。

研究内容：1）船用小型化波纹管密封调节阀方案研究；2）高调节频次波纹管疲劳寿命分析与优化；3）阀杆及阀塞运动组件流激振动抑制；4）船用环境下波纹管密封调节阀综合性能评估；5）波纹管密封调节阀原理试验。

技术指标：1）形成适用于负压管道的电动波纹管密封调节阀技术方案，满足摇摆、倾斜、冲击等典型船用环境使用要求；2）波纹管密封调节阀通径DN50，含驱动机构高度不大于500mm，流量线性调节范围1t/h-20t/h；3）密封压力不低于0.1MPa，空气泄漏率不大于10-9Pa·m³/s，等效全行程调节次数不小于20000次。

研究目标：针对船舶动力系统吸收式发电循环效率提升需求，开展类LiBr水基吸收剂特性研究，研究匹配船舶热源温度和吸收式发电循环架构的新型吸收剂组分，通过试验测试等手段获得其在船舶发电循环典型参数范围内的热物理性质，开发新型吸收剂物性快速计算程序，为船用吸收式发电循环系统设计和效率提升奠定技术基础。

研究内容：1）吸收式循环新型吸收剂组分研究；2）新型吸收剂热物理性质研究；3）新型吸收剂物性计算程序开发。

技术指标：提出新型水基吸收剂组分方案，在船舶动力系统吸收式发电循环典型参数范围内，新型吸收剂物性计算程序参数计算误差不超过10%。

研究目标：针对船舶动力舱室空间复杂、空气噪声源众多、声振耦合强等导致舱室声场预报和辐射噪声评估难的问题，开展动力舱室非规则声振耦合系统建模、动力舱室空气噪声预报方法、空气噪声激励船体结构振动以及水下辐射噪声评估等研究，重点突破多声源复杂舱室结构声振耦合机理、空气噪声-船体振动-水下辐射噪声传递过程声能量演变规律等关键技术，建立船舶动力舱室空气噪声预报及水下辐射噪声评估方法，为船舶动力舱室声学设计与控制奠定基础。

研究内容：1）动力舱室非规则声振耦合系统建模；2）多声源复杂舱室声场分布预报方法；3）动力舱室空气噪声引起的船体结构振动及水下辐射噪声评估方法；4）动力舱室空气噪声预报方法试验验证。

技术指标：1）建立动力舱室空气噪声预报模型，经模拟试验验证，预测误差≯3dB(A)（10Hz-2kHz），空气噪声激励船体结构振动的预测误差≯3dB（10Hz-2kHz）；2）形成动力舱室空气噪声引起的船体水下辐射噪声评估方法。

研究目标：面向未来无动部件的温差发电系统应用需求；针对目前温差发电系统存在“热源变化不均匀、热阻高有效温差小、系统效率相对器件转换效率低、环境可靠性差易损坏”等问题；重点开展非均匀热源条件下系统传热优化、系统特性多场耦合分析及控制、温差发电系统高可靠结构设计、温差发电系统样机试验测试等研究；突破非均匀冷热源条件下系统综合热阻优化控制、大规模系统多场跨尺度耦合分析等关键技术，形成针对特定热源的高效温差发电系统方案、模型及样机，为温差发电系统实际环境可靠应用提供技术理论支撑。

研究内容：1）水下装备高效温差发电系统总体方案研究；2）温差发电系统关键部件方案及数字模型研究；3）温差发电系统控制策略及运行优化研究；4）温差发电系统原理样机试制及试验研究。

技术指标：1）提出适用于水下装备的温差发电系统，并通过模拟给出温差发电系统静态及瞬态性能；2）温差发电系统样机发电功率不小于300W，系统发电效率与热电器件转换效率之比不小于90%；3）温差发电系统样机可耐受骤热、骤冷的循环不小于20次，循环后额定温差输入条件下的发电功率前后变化不大于3%。

研究目标：针对动力系统泵组高速化设计后气流激励加剧、不平衡激励增大诱发的泵组机械振动特征线谱突出、振动幅度较大、控制效果不足等问题，遵循源头抑振的技术思路，以高速泵中高速旋转的转子部件为对象，引入动力吸振原理，发展基于多重多频吸振器阵列的转子多线谱减振方法，通过线谱精准匹配耗散转子振动能量，降低高速泵转子部件机械振动幅值，突破面向转子部件的轻质高效减振结构动力学建模、高速泵转子部件多线谱振动控制优化等关键技术，研制高速泵转子部件高效减振结构原理样机，形成高速泵转子部件机械振动多线谱调控方法，为提升动力系统关键振源设备安静化设计水平提供技术支撑。

研究内容：1）高速泵转子部件轻质高效多线谱减振结构构型设计；2）高速泵转子部件与高效减振结构耦合动力学模型研究；3）高速泵转子部件高效减振结构多线谱抑振方法研究；4）高速泵转子部件高效减振结构原理样机研制及试验验证。

考核指标：1）形成面向高速泵转子部件的高效减振结构设计方案，其附加质量不大于转子质量的15%；2）高转速下转子部件减振结构抑制的线谱数量≥2，设备机脚振动降低≥3dB（5Hz-8kHz）。

研究目标：针对新型冷却装置内含不凝气蒸汽-双侧自由水膜直接接触冷凝时空多尺度、能质传递机理复杂、易受扰动影响等特点，开展含不凝气蒸汽-喷射水膜仿真模型构建、界面稳定性分析、能质传递机理、扰动传递特性分析、高效抽气优化等研究，形成含不凝气蒸汽-双侧自由水膜数值仿真模型，揭示能质传递机理，提出新型冷却装置高效抽气方案及优化设计方法，为高效紧凑新型冷却装置研制提供技术支撑。

研究内容：1）含不凝气蒸汽-水膜直接接触冷凝模型研究；2）新型冷却装置内不凝气体行为迁移特性研究；3）海洋条件下气/汽水膜直接接触冷凝扰动传递机制研究；4）面向低抽气需求的高效抽气区优化设计技术研究。

考核指标：1）形成含不凝气蒸汽-水膜直接接触冷凝仿真模型，获得不少于4种工况下的不凝气体空间分布与入口蒸汽参数及冷却水膜等之间的规律；2）提出新型冷却装置高效抽气方案，在抽出不凝气体量相同的情况下，抽汽量较原始方案降低≮10%。

研究目标：针对船舶动力滑油系统运行过程中气泡含率增加、微小气泡清除困难，系统运行可靠性和稳定性恶化等问题，开展高粘性滑油宽粒径气泡两相流、高粘性滑油气穴形成及噪声产生传递机理、超声作用下滑油气穴演化机制等研究，构建高粘性滑油体系气泡动力学模型，突破动力滑油系统紧凑高效除气技术，揭示高粘性滑油气穴动态演化规律，形成基于滑油系统气穴综合调控策略，为提升动力滑油系统安全可靠性、降低系统噪声提供技术支撑。

研究内容：1）高粘性滑油宽粒径气泡两相流模型研究；2）高粘性滑油气穴形成及噪声产生传递机理研究；3）超声作用下滑油气穴演化机制研究；4）滑油除气率影响因素分析及优化研究；5）高效除气油箱原理样机研制及综合性能试验研究。

考核指标：1）研制滑油系统除气油箱原理样机，微小气泡（≯0.2mm）除气率≮50%，溶解气体分离率≮30%；2）形成动力滑油系统气穴综合调控方案，低频振动噪声降低≮3dB（5Hz-315Hz）。

研究目标：针对船舶动力装置混合式冷却系统运行特性摸边探底不充分、调控目标多元化且耦合严重、工况多变且冷热侧扰动频繁等问题，开展混合式冷却系统真空度/过冷度/喷淋液膜/凝水液位耦合特性分析、凝水泵/喷嘴调节阀组协同控制逻辑构建、数据驱动的虚实联动反馈及平行控制优化、平行控制软件开发及多目标调控试验测试等研究，形成虚实系统并行计算的双闭环平行控制及智能优化方法，实现混合式冷却系统多工况扰动环境下的快速机动性和稳定运行，为提升船舶动力装置的自主操控水平提供技术支撑。

研究内容：1）真空度/过冷度/液膜/液位耦合特性分析；2）凝水泵/喷嘴调节阀组协同控制逻辑构建；3）数据驱动的虚实联动反馈及平行控制优化；4）平行控制软件开发及多目标调控试验测试。

技术指标：1）开发基于数据驱动的混合式冷却系统多目标平行智能调控软件；2）排气流量扰动下真空度控制误差≯±5kPa，海水温度扰动下过冷度≯2℃，变工况运行时关键特征参数的稳定调节时间缩短20%。

研究目标：面向船舶动力系统智能化操控运行发展趋势，为有效提升冷却水系统操控效果，降低人员操控负担，重点开展机理模型和机器学习融合的海水流量估计、基于负荷状态预判的冷却需求计算、多模式操控策略库构建及多工况精确匹配、高效显示人机交互推送等技术研究，突破冷却需求精确建模预测、多源信息融合策略库匹配等关键技术，形成满足冷却水系统人机混合增强智能操控技术体系。

研究内容：1）机理模型和机器学习融合的海水流量估计研究；2）基于负荷状态预判的冷却需求计算研究；3）多模式操控策略库构建及多工况精确匹配研究；4）操控策略高效显示人机交互推送技术研究。

技术指标：1）形成冷却水系统人机混合增强智能操控技术方案；2）冷却水系统冷却需求预测值准确率不低于85%；3）冷却水系统运行操控策略库匹配准确度不低于95%。

研究目标：船舶动力系统常用传感器安装复杂、空间可达性受限，难以满足动力系统精准感知对热工参数高信息密度的需求。针对上述问题，开展动力系统多热工参数一体化传感结构设计、一体化复合传感单元高可靠封装方法、高密度多源信息融合及在线校准方法等研究，研制动力系统多热工参数一体化复合传感样件，完成参数传感性能测试验证。

研究内容：1）动力系统多热工参数一体化传感结构设计；2）一体化复合传感单元高可靠封装方法研究；3）高密度多源信息融合及在线校准方法研究；4）热工参数一体化复合传感样件研制及测试。

技术指标：1）温度测量范围不小于0-300℃，全量程测量误差不大于0.5℃；2）压力测量范围不小于0-15Mpa，全量程测量误差不大于0.02MPa；3）流速测量范围不小于0.2-5m/s，全量程测量相对误差不超过5%。

研究目标：针对蒸汽轮机高性能、长寿命和高可靠性的设计要求，开展空心静叶再热除湿技术研究，旨在解决蒸汽轮机通流中湿蒸汽凝结形成的有害液滴与旋转叶片高速碰撞造成的叶片水蚀问题。深入探究空心静叶内部的传热传质机制，对于空心静叶加热通道中复杂汽液两相流动，建立冷凝换热模型，分析静叶主流中的液滴运动过程，建立适用于静叶表面水膜蒸发的数值模型，形成汽液固换热分析方法，降低静叶表面有害液滴的沉积率，减少静叶出口二次水滴的数量及尺寸，优化工作流体与静叶表面的相互作用过程以及空心静叶的结构设计，减少湿蒸汽对设备的腐蚀，降低蒸汽轮机动叶片的水蚀风险，为我国高性能、高可靠性蒸汽轮机的自主研制奠定基础。

研究内容：1）蒸汽轮机静叶液滴运动与沉积特性研究；2）蒸汽轮机空心静叶再热通道传热特性研究；3）蒸汽轮机静叶表面水膜蒸发换热特性研究；4）蒸汽轮机空心静叶再热除湿汽液固换热特性研究。

技术指标：1）形成蒸汽轮机空心静叶再热除湿方案；2）蒸汽轮机空心静叶相对除湿率超过15%。

研究目标：为保障冷凝器安全可靠使用，研究不同边界条件下铜镍合金传热管人工干预成膜后膜层演变规律，开展多环境及工况条件下人工干预成膜后膜层演变试验、基于微观物化特性表征的膜层演变机理分析及冷凝器传热管人工干预膜层维护保养边界条件优化分析等研究工作，利用基于管流式冲刷腐蚀多通道测试技术的膜层演变验证试验，收集分析膜层演变特征数据，深入研究传热管膜层在多物化环境、多运行工况下的耐蚀性能表现，对比遴选膜层适宜维护边界，有效支撑冷凝器铜镍合金传热管维护保养规范的适应性优化，提高冷凝器抗海水腐蚀能力。

研究内容：1）多环境及运行工况条件下人工干预成膜后膜层演变试验研究；2）基于微观物化特性表征技术的膜层演变机理分析；3）冷凝器传热管人工干预膜层维护保养边界条件优化分析。

技术指标：1）冷凝器保养边界条件优化后短期保养阶段静态浸泡时长阈值增大比例≮100%，期间膜层阻抗值≮10⁴Ω﹒cm²；2）冷凝器铜镍合金传热管膜层演变分析涵盖环境工质条件≮6种，基于工程历程的模拟运行工况≮5种，膜层监测周期≮100天。

研究目标：S-CO₂布雷顿循环耦合核反应堆所构成的新型动力系统具有能量转换效率高、设备结构紧凑、安全性和经济性良好等优势，将其应用于大型船舶极具发展潜力与应用前景。针对目前核反应堆最优S-CO₂循环动力系统的系统构成、热功转化过程能量分布规律、关键换热过程流动传热特性尚不明确等问题，需重点构建面向大型船舶的多种核反应堆S-CO₂循环动力系统，明确船舶核反应堆最优循环系统的流程配置，分析系统运行工况下各关键部件的特性，综合性能评估优选系统涉及循环热效率、㶲效率及紧凑度等多重指标，为核动力船舶S-CO₂循环系统的深入研究及实际应用奠定理论基础。

研究内容：1）面向大型船舶的核反应堆S-CO₂循环动力整体系统及其热力学分析模型构建；2）核反应堆最优S-CO₂循环动力系统及其配置方案研究；3）核动力船舶S-CO₂循环系统内关键换热过程的流动传热规律研究；4）核动力船舶S-CO₂循环系统多重评价指标体系建立。

技术指标：1）形成具有自主知识产权的船舶核反应堆S-CO₂循环动力系统及其热力学分析模型及程序；2）所建立的S-CO₂循环动力系统至少能耦合三种类型的核反应堆系统（包含铅铋快堆）进行优化分析及配置方案研究，二回路系统具有能够实现朗肯循环动力转换分析的模型和功能；3）所建立的模型或程序与实验数据误差不大于15%；4）所建立的船舶S-CO₂循环系统评价指标至少包含综合热效率、㶲效率及紧凑度等因素。

研究目标：斯特林热电一体化核动力系统是“千瓦”级核动力最具应用前景的选型之一，适合作为长续航无人水下潜航器的动力系统。斯特林机往复运行模式与传统热力循环反应堆的运行特性存在显著差异，传统堆型的运行控制经验难以复制，本项目旨在掌握水下无人场景下长期运行性能退化与运行任务随机更动条件下的自主决策与自愈控制方法。拟开展斯特林热电一体化核动力系统的运行特性分析、运行方案多目标实时动态决策、不确定扰动下自愈控制研究，解决不确定事件激励下多目标实时优化决策问题，以及运行特性畸变与机动任务耦合驱动的自愈控制问题。为斯特林热电一体化核动力系统在水下无人场景应用提供理论基础与技术支撑。

研究内容：1）斯特林热电一体化核动力系统水下无人运行特性分析；2）斯特林热电一体化核动力系统运行方案多目标实时动态决策技术研究；3）不确定扰动下斯特林热电一体化核动力系统自愈控制研究；4）斯特林热电一体化核动力系统智能控制算法设计。

技术指标：1）具备运行方案的多目标实时动态决策能力，针对不同任务或系统设备故障，决策时间不大于5s，决策的最优方案与理论最优方案中关键参数设定值误差平均值不大于5%；2）具备自愈控制的能力，针对预设的5种典型故障工况，采用自愈控制比传统控制模式的控制性能更好，即关键参数超调量更小，调节时间更短。

附件2

填 报 说 明

一、填写申请书时，请按“主要信息表”、“经费预算表”的各项内容和要求，实事求是，逐条逐项认真填写。不符合规定者，将不予受理。

二、项目名称应确切反映研究内容，最多不超过25个汉字（包括标点符号）。申请书主要内容部分应具体、翔实。

三、基金项目研究周期一般为2年。

四、申请书为A4纸张大小，双面打印，于左侧装订成册。

五、文中一级标题用三号黑体，无缩进，其余用四号仿宋体。

温馨提示：如需获取附件2中word版表格，

请联系附件1中的相关联系人哈！