基于深度学习的去雾网络性能依赖大型丰富的成对数据集，然而真实环境中雾图与清晰图像的配对数据采集极为困难，现有研究多采用合成数据集训练，这导致网络在复杂真实场景中的泛化能力不足。为此，本文提出一种基于CycleGAN的无监督图像去雾网络，解决CycleGAN在去雾过程中易出现的颜色失真、伪影及去雾不彻底等问题。首先，设计残差密集连接模块构建编解码器架构，同时融入空间与通道残差注意力模块，并在跳跃连接部分引入注意力融合机制，实现特征提取与筛选过程的深度优化。其次，设计了新的损失函数，可有效平衡生成图像的视觉真实性与去雾准确性。实验结果表明，相比基线方法，该网络在室外合成数据集上去雾后的图片峰值信噪比值提升了22.71%，结构相似性值提升了6.49%，去雾后的图像质量得到提升；同时该网络还可以生成视觉效果逼真的雾图。

为降低航运业温室气体排放，提升新能源渗透率，保证船舶航行期间负荷需求的快速、准确响应，提出一种船舶综合能源系统分布式优化运行算法。首先，基于船舶航行特征，构建了一种可兼顾船舶航行经济效益与环境效益的优化运行调度模型；其次，基于多智能体预设时间一致性理论，提出一种分布式优化运行算法，并对其收敛性能、预设时间性能进行理论分析；最后，以新加坡至槟城港航线为例进行仿真实验。算例结果表明：提出的优化运行算法性能优异，在确保计算准确性和收敛快速性的同时，在运行成本节约、碳减排等方面的提升最大值分别为8.21%和12.99%，可较好地满足船舶航行期间的能源需求，为船舶航行作业提供持续且高质量的能源供应。

为提高系统在不平衡工况下的运行能力，本文从输出电压控制角度进行谐波抑制。首先，针对中点箝位(NPC)三电平逆变器，在不同坐标系下对被控对象进行分数阶建模，分析输出电压中基波和谐波分量在不同坐标下的表现形式，在两相静止坐标系下对其进行控制。其次，针对比例谐振和比例复数积分器存在谐振项带宽偏低的问题，采用改进分数阶比例复数积分控制(FO-QPCI)算法对输出电压的不平衡进行抑制。最后，以上海远宽科技有限公司生产的快速控制原型(MT RCP)为核心控制器的三电平逆变器实物平台对其进行实验验证。结果表明，本文算法对不平衡工况下输出电压具有较好的控制能力，对谐波具有良好的抑制效果。

以船舶交通流为研究对象，提出一种基于高斯分布假设的门控循环单元（Gaussian GRU）模型预测船舶交通流参数的不确定性分布，并结合Copula函数建立交通流密度和速度的联合概率预测方法。首先，根据交通流的特征，设计一种残差GRU的结构，通过深度堆叠增强GRU的特征提取能力，并结合高斯似然函数估计交通流的概率密度分布。其次，为解决不确定性预测中预测的“滞后”问题，引入点值处理模块，以提高模型预测的稳定性和准确性。利用Gaussian Copula函数建立交通流密度和速度的联合概率模型，并通过采样方法对福姜沙水域中三个航道的状态进行估计。实验结果表明，相较现有模型，本文方法在点值预测和概率密度预测两方面均表现优异，能够更精确地量化船舶交通流的不确定性特征。

为研究化学品船洗舱效果的影响因素，选择棕榈油作为典型的非挥发性化学品货物，以不锈钢内衬舱壁的化学品船为研究对象，自建物理实验系统并开发了数值仿真模型。通过对结果进行分析获得了棕榈油洗舱效果定量评价模型。实验中发现，洗舱初期的效果主要受到水射流的影响，中后期主要是由于洗舱水的溶解作用。结果表明：影响洗舱效果的主要因素是喷嘴出口的长度和直径、清洗持续时间、洗舱水的温度和动压。研究结果对相关研究具有理论参考价值，对化学品船洗舱作业的实践具有一定的指导意义。

针对滚装甩挂码头与内陆腹地间多类型任务的协同运输需求，构建带时间窗、挂车容量约束及考虑任务类型与节点访问顺序之间固有关联关系的牵引车调度优化模型，以运输总成本最小化为目标建立混合整数规划模型。提出一种改进的自适应大邻域搜索算法，通过两阶段可行插入弧生成策略与动态权重更新机制，优化破坏、修复算子的搜索效率。算例实验证明了模型的正确性以及算法的有效性。实验结果表明：在满足时间约束及容量约束的前提下，灵活决策运输节点访问顺序，可以协调牵引车资源以及挂车资源，使综合运输成本降低3.16%-6.47%的；滚装甩挂模式较传统甩挂模式节省5.29%~12.71%的成本，并且优化了投入作业的牵引车数量。本研究可为多任务滚装甩挂运输的资源协同调度提供决策参考。

为解决RRT*算法在固定风场环境下难以有效处理无人帆船非凸、非对称路径成本优化的局限性，以最小化航行时间为目标，提出基于改进RRT*的无人帆船路径规划算法。首先，设计基于Beta分布的自适应采样策略，建立具有方向偏好性的非均匀采样机制，实现目标导向区域的偏置采样。接着，提出结合船速实时反馈动态调整扩展步长的策略，优化搜索效率。随后，构建多项式插值模型模拟帆船在不同风向下的速度，建立航速与风向角的定量关系以实现航行时间的精确计算。最后，使用二分法优化航行路径进一步缩短航行时间，并通过贝塞尔曲线实现路径平滑。通过Matlab R2024环境进行仿真，结果表明：在固定风场的不同场景中，基于改进RRT*算法规划的路径相较于RRT*和Q-RRT*算法，其航行时间显著缩短。改进后的RRT*算法能够为无人帆船在风场环境下自主航行提供可靠的路径规划支持。

为缓解客船人员在应急撤离出口处的拥堵，将人群动力学试验与人员撤离仿真建模相结合，在出口处设置与墙壁呈不同角度的挡板，提高出口处的人员撤离效率。首先，设计和开展了不同出口布局方案的人群动力学试验，获取行人在不同方案下的撤离运动数据，利用轨迹追踪技术提取人员移动轨迹，分析不同方案下出口处的人员撤离效率。其次，基于社会力模型，根据SAFEGUARD实船演习项目提供的船舶布局参数，建立全尺寸船舶的人员撤离仿真模型，并验证其有效性。最后，以人群动力学试验的出口布局方案为输入，调整所建立仿真模型中客船出口的布局，在全尺寸撤离平台中验证和分析出口布局方案对于人员撤离效率的影响。研究结果发现，在出口处设置挡板且挡板与墙壁的角度为30°时，撤离情况最优，撤离效率和拥堵缓解率分别提高了6.57%和11.21%。研究结果可为客船乘客的应急管理和船舶设计提供决策依据和技术支持。

低温永磁同步电机具有效率高、运行稳定的优点，是潜液式液化天然气泵驱动部件的理想选择。驱动电机温升过高会导致LNG气化，影响潜液泵系统的运行安全。为此，本文建立了一台6.5 kW低温永磁同步电机的三维流固耦合传热模型，给出了数学模型及边界条件，在考虑转子旋转对浸没LNG流动状态及转子摩擦损耗的影响后，对该电机的温度场分布进行了计算与分析。结果表明，当入口LNG流速为0.3 m/s时，电机绕组的最高温升为41.3 ℃，永磁体和护套的温升在37.5 ~ 41.7 ℃之间。研究结果为后续低温永磁同步电机的优化设计提供了参考。

针对传统船舶机械故障诊断方法通常仅关注单一故障场景、缺乏并发故障跨域诊断能力的问题，本文提出一种基于全连接多标签域适应神经网络(FMANN)的智能故障诊断框架。首先，引入联合域适应方法，实现了不同工况的故障特征迁移，有效解决了目标工况小样本故障诊断难题；其次，通过多标签分类方法捕捉各类故障间的复杂关联，进而实现并发故障的迁移诊断；最后，对比分析该框架下几种常见域适应方法的性能表现，并利用某船舶燃气轮机推进系统的退化数据集验证了该框架的有效性和鲁棒性。

随着自主船舶技术日益成熟，未来其将与传统船舶在港口航道中混合航行。如何在保障航行安全的前提下，实现自主船舶与传统船舶的协同进出港并最大化航道通过能力，是当前亟须解决的关键问题。本文面向港口混行交通场景设计了一种自主船舶编队策略，并构建了一个稳健的宏观建模框架，用于评估编队策略对航道通过能力的影响。模型引入协作式编队与随机式编队两种策略，在不同交通需求和自主船舶渗透率条件下开展对比分析。实验结果表明：在中等渗透率下，自主船舶编队策略对航道通过能力影响较小，而在高渗透率下影响显著；协作式编队在提升通过能力方面优于随机式编队。自主船舶编队策略可有效提升混行场景下的航道通过能力，为未来港口及航道交通管理优化提供理论支撑与技术参考。

以去离子水（充液率70%）作为工质，采用对比实验研究方法探究外加振荡源对闭环脉动热管传热性能的影响。首先，对无外加振荡源的闭环脉动热管的传热性能进行研究；然后，将加热功率分别固定在25 W及100 W，研究外加振荡源的振荡周期及幅度对闭环脉动热管传热性能的影响，并将两者的实验结果进行对比分析。结果表明：当加热功率分别为25W和100W时，外加振荡源可以提高闭环脉动热管的传热性能。在热阻方面，外加振荡源较无外加振荡源，闭环脉动热管的热阻更小，热阻最大降幅分别为68.5%和48.1%；在加热段与冷凝段的温差方面，外加振荡源较无外加振荡源，闭环脉动热管的温差更低，温差最大降幅分别为67.5%和47.9%；在绝热段平均温度方面，外加振荡源较无外加振荡源，闭环脉动热管的温度更低，绝热段平均温度的最大降幅分别为35.8%和31.0%；在启动性能方面，外加振荡源比无外加振荡源，闭环脉动热管的启动时间更短，蒸发段的温度波动也更小。

为满足内燃机技术发展对活塞-缸套摩擦副提出的耐更高负荷的需求，提升活塞主要材料ZL109铝合金摩擦学性能，同时推动微弧氧化技术与其他表面技术复合应用，将微弧氧化技术与表面氨基改性技术复合，在ZL109表面制备得到表面氨基化的复合陶瓷层，并与MoS₂润滑油添加剂结合提出了一种减摩耐磨新方法。采用3 -氨丙基三乙氧基硅烷对微弧氧化陶瓷层进行表面氨基改性。为研究微弧氧化陶瓷层表面微观形貌对复合陶瓷层摩擦学性能的影响，从反应过程、微观形貌、厚度、表面粗糙度、平均孔径、孔隙率和化学成分等方面对不同正向占空比制备的陶瓷层进行了分析，并采用摩擦磨损试验对复合陶瓷层的摩擦学性能进行了表征。表面氨基改性后的ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层与润滑油中MoS₂的相互作用有效提升了陶瓷层的摩擦学性能。与表面未氨基改性的微弧氧化陶瓷层和ZL109基体相比，正占空比70%得到的表面氨基改性陶瓷层摩擦系数降低约50%，磨损量约为0.3 mg。微弧氧化陶瓷层表面微凸起结构可将摩擦表面分割为微观的局部区域接触，并且在摩擦磨损过程中，改性陶瓷层表面的氨基可与MoS₂润滑油添加剂形成键合，陶瓷层表面能够在摩擦磨损动态过程中持续生成MoS₂化学吸附膜，从而使表面氨基改性陶瓷层展示出优异的摩擦学性能。

针对船舶火灾和摇晃对人员疏散影响难以量化的问题，本文通过开展烟气层厚度和船舶摇晃对人员疏散影响的模拟平台实验与实船实验，结合Anylogic仿真软件，构建了一个考虑船舶火灾环境下火灾产物和摇晃双重影响的人员疏散模型。实验结果表明，在模拟平台上开展人员疏散速度实验，可得到烟气层厚度、船舶摇晃等条件对人员疏散速度影响的关系式，其中，烟气层厚度与船舶摇晃两者耦合作用的速度影响系数等于各自速度影响系数的乘积；在教学实习船开展的三组不同烟气层厚度人员疏散实验的疏散完成时间分别为82 s、78 s和85 s，该三种对应工况的数值模拟结果与实验结果相比，平均误差率分别为7.6%、7.2%和7.1%。数值模拟结果表明：发生火灾但不考虑火灾产物影响时，可能有47人受伤，6人死亡；考虑火灾产物影响后疏散时间增加32.3 s，但无人员伤亡。火灾时考虑横摇、纵摇影响的疏散时间与只考虑火灾产物影响的疏散时间分别有10.5 s和33.2 s的时间差，纵摇对人员疏散影响较大。该研究可为船舶火灾条件下人员疏散和路径选择提供理论指导。

针对传统水位预测模型难以有效捕捉复杂的非线性动态特征，影响预测精度的问题，提出基于多层回声核状态网络（ML-EKSN）的水位预测模型，利用高斯核函数实现高维非线性映射，并通过多层结构进行层次化特征提取，显著提升了模型的动态建模能力。基于松花江流域7个站点的实测数据，利用ML-EKSN根据30步历史数据预测未来7步水位特征。结果表明，ML-EKSN性能优于LSTM、GRU、RVFL、ESN、EKSN及Transformer等主流模型,可为内河航道水位预测提供高效稳定的解决方案，具备良好的实际应用价值。

针对液化天然气(LNG)海运库存路径问题(MIRP), 依据LNG蒸发率与船舱内外温差和货物量间的变化关系, 建立各航次船舶航行及港口装卸过程的LNG蒸发量函数。以海运物流公司总成本最小化为目标, 构建考虑蒸发率变化的LNGMIRP非线性随机规划模型, 运用机会约束与分段线性割线逼近两种模型转换方法, 并将其转化为混合整数线性规划模型。以亚马尔运往中国的LNG项目为例对所建模型及算法进行验证。结果表明, 考虑蒸发率变化的LNGMIRP非线性随机规划模型可显著降低船舶燃油成本和LNG蒸发损失, 从而节省物流总成本。敏感性分析表明, LNG价格上涨将导致物流总成本增加, 港口库存水平置信参数存在合理取值。研究结论可为海运物流公司LNGMIRP决策提供有益参考。

流场数据中隐含了涡激振动的激振机理，模态分解是对流场数据的时空特征进行分析的有效方式之一。然而在发生涡激振动时，结构与网格、观测点的相对位置发生变化，难以直接对固定坐标下的观测数据进行特征分析。为此，本文采用平动参考系方法开展涡激振动的流场模拟与数据提取，提出激振流场模态分解的流动特征研究方法。采用平动参考系方法模拟低雷诺数圆柱的涡激振动现象，得到不同频率比下的压力场数据。采用本征正交分解法(POD)分解流动数据，得到圆柱周围及下游流场的空间模态与时间系数。结果表明：振动时模态能量发生了转移，第二、三阶模态是引起流致振动的关键因素，且模态频率在不同振动状态下存在规律性变化趋势。本文对发生振动的流场开展特征分解，可为流致振动问题的流动机理分析提供新的研究方法。

安装在运维船上具有波浪补偿功能的海上舷梯可通过补偿波浪引起的运维船摇荡运动，使其前端跟随浮式海上风电平台上搭接点上方某一合适位置运动，从而在运维船与浮式海上风电平台之间建立一个安全稳定的转运通道。本文考虑了舷梯运动数学模型参数不确定和运维船摇荡运动对舷梯的广义扰动力。首先，设计一个新的预设时间函数，构造新的预设时间扰动观测器(PTDO)，估计由舷梯运动数学模型参数不确定和运维船摇荡运动对舷梯的广义扰动力构成的集总扰动，可保证集总扰动估计误差在预设估计时间内收敛至零。其次，基于构造的新的PTDO、反步法和预设时间控制方法，设计海上舷梯前端位置预设时间鲁棒随动控制律，使得海上舷梯前端位置跟踪误差在预设调节时间内收敛到零。理论分析及仿真实验验证了本文设计的海上舷梯前端位置随动控制律的有效性和鲁棒性。

本文提出了一种基于Magnus效应的新型转舵装置，采用计算流体力学（CFD）模拟方法，对Magnus舵进行了升/阻力特性分析。首先，通过SolidWorks软件创建了Magnus舵的几何模型。其次，利用ANSYS-Fluent对Magnus舵进行了稳态流体分析，分析不同转速条件下升/阻力的变化，重点关注了转速比因素对性能的影响。再次，对传统船舶舵与Magnus舵进行了升/阻力特性的对比研究。仿真结果表明，Magnus舵在运行过程中产生的升力显著大于传统转舵，且其阻力相对较小，表现出更优的升阻比特性。最后，基于Matlab-Simulink平台搭建了液压马达驱动的Magnus舵PID转速控制系统，为Magnus舵的实际应用提供了有效的控制方案。

拉索索力监测直接关系到桥梁运营期的结构安全。为此，提出一种基于摩擦纳米发电的哈夫式拉索索力传感器(HCTS)，其内部感知单元主要由两对导电织物和一对环形硅胶片组成。在外部激励下，狭窄空间中的环形硅胶片产生径向振动，与两侧导电织物发生接触分离进而输出电信号。结合信号傅里叶变换方法和弦振动张拉理论，可准确估算拉索索力。对比标准电磁法，HCTS最大误差不超过9%，表明HCTS可实现拉索索力表征。

为有效估计船舶操纵运动模型参数，本文提出一种基于三参数单纯形法(SA)的非线性辨识方法。该方法以试验数据为基础构建精度指标函数，确立模型输出与试验数据之间的差异评判准则；通过在三维参数空间中执行反射、扩张、收缩等几何操作，对参数进行迭代寻优。算法经不断迭代直至满足收敛准则，最终获得使指标函数最小化的全局最优参数组合。应用该SA算法对Mariner船的Norrbin模型参数进行辨识，并分别采用支持向量机(SVM)与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法作为对比方法，系统开展了辨识性能的对比分析。通过计算各方法参数的相对误差可知，SA算法的辨识精度显著优于其他两种方法：其参数相对误差均为0.022%，最大误差不超过0.041%；EKF算法的参数相对误差范围为8.150%~32.068%，而SVM算法的参数相对误差均为11.2%，部分参数误差甚至超过20%。结果表明，采用SA算法辨识得到的模型更符合船舶的实际操纵性能。此外，在算法结构方面，SA方法相较于SVM与EKF算法更为简洁，所需预设参数更少，因而具备更好的实用性与工程适用性。

针对湿法处理船舶尾气时脱硝率低和氧化剂浓度用量高的问题，提出一种基于水力空化协同纳米铁酸钴催化单过硫酸氢钾（PMS）的新型脱硝方法，并通过实验研究了溶液浓度、温度、压力差、催化剂浓度及海水碱活化等因素对NO_x去除率的影响。结果表明，淡水工况下,各因素对脱硝效率的影响呈现先促进后抑制的趋势，最佳条件为PMS浓度0.4 mol/L、压力差400 kPa、反应时间0.962 s、纳米铁酸钴浓度0.1 g/L及溶液温度55°C。此时，NO_x脱硝率达90.07%；在模拟海水工况下，经碱活化后脱硝效率进一步提升至最高，达96.42%。本研究为船舶尾气高效脱硝提供了一种可借鉴的新方法。

结构会受到非固定速度的来流作用，引起流致振动等问题。本文考虑非零均值的振荡来流，模拟了不同振荡频率下圆柱的涡激振动响应和绕流特征。使用流场模拟程序模拟了均匀流和高、低两种频率振荡来流叠加的工况，对比了不同来流条件下圆柱的位移响应、升阻力系数及涡场形态。结果表明：高频振荡来流下，圆柱振动响应与均匀来流条件下相似，位移幅值恒定且与升力系数同相位，涡脱落频率与结构频率接近；低频来流会导致结构位移时程呈现周期性的“增大-减小”现象，位移均方根值和峰值较均匀来流显著降低，且升力系数曲线与位移曲线存在反相位时段，抑制了结构振动。另外，振荡的来流会改变圆柱尾部的涡脱形态，导致流场结构与均匀流有较大区别。

国际海道测量组织(International Hydrographic Organization,IHO) S-98标准定义的电子海图与多源水文数据互操作是未来应用趋势，本研究旨在探索融合电子海图（Electronic Navigational Chart, ENC）产品与实时水位数据的动态等深线智能生成技术。 针对S-102测深表面数据不完备情况下ENC产品包含的稀疏水深数据精度难以直接支撑高可靠性的动态水深计算的制约，提出一种基于深度学习超分辨率技术的解决方案，利用改进的TSE-EDSR模型，从海图稀疏水深点中重建高保真度的海底数字高程模型，再结合实时水位数据生成动态等深线。实验表明，本文方法生成的数字高程模型及动态等深线在精度和形态真实性上均显著优于传统插值方法，可为S-98互操作应用提供技术支撑，对推动新一代电子海图的应用与发展具有重要的理论和实践价值。

针对弱组网支撑条件下船载分布式动力电池系统功率分配失衡与母线电压失稳的问题，提出一种分层协同致稳控制方法。该方法基于分层控制思想，将动力电池变换器的控制器分为主控层、观测层和协控层。在主控层，移除下垂控制环节，构建基于分布式通信机制的无下垂控制框架，解决传统下垂控制均功与调压之间的固有矛盾；在观测层，利用动态扩散算法在本地动力电池变换器迭代计算平均状态变量，促使分布式平均计算过程平滑收敛，解决相邻动力电池变换器之间的通信数据拥堵难题；在协控层，设计一种多目标协同致稳控制器，实现荷电状态与健康状态复合动态均衡、载荷功率按容分配和平均母线电压稳定调节。实验结果表明，该方法可将分布式动力电池系统的服役寿命延长20%，平均母线电压暂态偏差控制在0.6%以内。该方法可为新能源船舶动力电池系统运行控制的应用提供参考。

对带容腔结构的扩压叶栅进行三维数值模拟，并对容腔结构进行改进，在容腔内部增加一动叶轮并改变叶轮的位置以及大小，对比分析不同改进方案的叶栅流场结构以及性能参数。结果表明，容腔经过改进后均可使叶栅总体的总压损失和熵增损失系数降低，当叶轮处于泄漏出口容腔处时，总压损失系数相较于原型降低了16.4%，但熵增损失系数下降不明显；而叶轮处于泄漏进口容腔时，总压损失系数相较于原型降低12.0%，叶栅整体熵增损失减小，熵增损失系数相较于原型降低13.0%。泄漏流在容腔内经叶轮做功后周向速度增大，与主流掺混后在叶栅通道内抵抗横向二次流能力更强，端壁低能流体在叶栅通道内沿展向爬升程度变小，角区分离展向高度减小，静叶的气动性能得到提升。

在国家低空经济战略推进背景下，针对定线接驳（公共服务型）与“飞滴”出行（市场化服务型）两类差异化低空出行服务的用户接受影响因素与机理展开研究。通过改进技术接受-计划行为理论（TAM-TPB）整合模型，构建“技术-制度-认知”多维分析框架，基于问卷调查数据建立双场景结构方程模型进行实证检验。研究结果表明：定线接驳服务呈现“技术功能主导型”决策逻辑，技术信任既直接驱动使用意愿，又通过提升感知有用性和降低风险感知而间接促进接受度；而“飞滴”出行则遵循“情感体验主导型”决策路径，技术信任通过态度间接影响使用意向，用户决策更依赖感知行为控制与主观体验。研究进一步从用户决策机理出发，为制造商的技术研发方向、运营商的用户体验优化与政府监管部门的制度供给提供了差异化策略依据，为推动低空出行服务的产业实践提供了理论支撑与操作指引。

为适应航运市场变化与低碳转型发展需求，船公司需定期进行航线配船决策优化工作。从提高船公司决策效率的目标出发，综合考虑多条班轮运输航线的船型选择、运量分配及多种绿色航运措施等因素，建立班轮运输网络下航线配船与航速联合优化模型。针对模型隐含的决策次序特征，设计基于线性转换与级联递增策略的两阶段交互算法以实现高效求解，并通过算法对比验证了该求解方法的准确性与高效性。相较于枚举船型的算法，该算法在获得同等优化结果的前提下，求解效率提升约99%。最后，以跨太平洋海域航运网络运营组织为例，探究船队的最优经营策略。结果表明，调整为更大载箱量的船型并适度提高航速，能够有效提高船公司经营利润。研究成果可为船公司灵活应对市场变动、高效制定经营策略提供决策支持。

船舶轨迹预测是智能航运的核心技术，但现有模型在处理长序列数据时存在计算开销大、全局时空依赖关系建模能力不足及隐私保护缺失等问题。为此，本文提出基于Mamba-Transformer融合的船舶轨迹预测与差分隐私保护方案。该方案在轨迹预测模块中创新性地设计了双路径并行结构，通过Mamba分支的线性扩展能力高效捕捉长程时序依赖，同时利用Transformer分支强大的全局建模能力提取轨迹的宏观模式，并通过本文设计的分层多头注意力模块进行深度融合，从而同时有效捕获局部航行细节和全局轨迹模式。此外，针对实时轨迹预测相比延时发布具有更高隐私泄露风险的特点，所提方案在模型输出层引入差分隐私保护机制，其所设计的基于时间衰减的隐私预算分配策略显著提升了隐私保护下的发布轨迹效用。基于丹麦海事数据集的实验结果表明，本文所提方案在船舶轨迹预测精度上较现有方法实现了显著提升，同时通过引入一种灵活的差分隐私机制，为高精度的预测结果提供了严格的隐私保障。

针对海运空箱调运成本高的行业痛点，本文创新性地将船公司合作机制与免费用箱期策略相结合，综合考虑调箱、存箱、租箱以及交换用箱四种空箱获取渠道，构建了以空箱调运总成本最小化为目标的非线性规划模型。通过设计基于 贪心策略的近似动态规划算法，解决了传统方法难以处理的多阶段决策与非线性耦合难题，给出不同情境下的免费用箱期长度最优决策。研究发现，通过合理设置免费用箱期可降低租箱成本，优化船公司合作下的用箱成本。灵敏度分析表明：当空箱供大于需时，船公司空箱管理总成本将达到最优；而发往内陆箱量每增加33%或运输时间延长1天，需同步缩短免费用箱期1-2天以实现成本最优。该协同决策框架有助于提升船公司空箱资源周转效率，并为船公司免费用箱期长度的制定提供依据。

在现代工业体系中，机械振动监测技术对于保障设备安全运行、预防故障发生具有重要意义。本研究提出了一种基于摩擦纳米发电机（TENG）的高灵敏度液态金属基振动传感器，用于船舶机械设备的实时振动检测。该传感器由导电织物、氟化乙烯丙烯共聚物薄膜（Fluorinated Ethylene Propylene, FEP）和液态金属构成，利用摩擦起电效应将机械振动转化为电信号。经实验验证，该传感器在5至50 m/s²动态加速度范围内展现优异的线性电压响应（R 2=0.995），灵敏度达0.218 V·m⁻¹·s²。此外该传感器还具备良好耐久性，经历21600次加速疲劳测试后信号衰减可忽略，最终成功应用于船舶空气压缩机振动监测。相较于传统压电式和电磁式传感器，该技术具有高灵敏度、抗电磁干扰及柔性适应复杂环境等优势，为船舶等恶劣工况下的设备状态监测提供了新型解决方案。

针对船用发动机在变工况下故障数据匮乏导致的诊断难题，本文研究了更具挑战性的部分集迁移诊断场景，即目标工况的故障类别少于源工况。该场景下，源域中与目标域无关的故障类别会严重干扰诊断知识的迁移，导致现有深度学习方法性能显著下降。为此，本文提出了一种多尺度多视角域对抗网络（MMDAN）。该网络通过多尺度特征提取器捕获鲁棒故障特征，利用多视角分类器增强决策可靠性，并引入一个辅助域鉴别器来量化并筛选可迁移的源域样本，从而有效抑制了无关类别的负迁移效应。在某型船用发动机故障数据集上的实验表明，所提方法在多个变工况部分集任务中的平均诊断准确率达到96.58%，显著优于现有主流迁移学习模型，验证了其在实际复杂工况下的有效性与优越性。

明确深海高粘度重油加热工艺及热传导规律是提高重油回收效率的关键。以管路传输过程中重油加热为研究对象，采用数值模拟建立了高粘度重油在加热管道中的温度场模型，分析了不同加热传输距离、管径、管道加热温度及流速对管壁-重油界面区域（y/D<0.1）重油温度的影响规律。研究结果表明：管道加热条件为80 ℃的重油传输过程中，界面区域温升最为显著，管径增大使得界面处重油温度因受热表面积增加而增大，当重油雷诺数超过2300时流体由层流向湍流转变引起温升拐点（D≥151.66 mm），进一步增加了界面处重油与高温管道之间的对流换热；在给定工况条件下，当管路加热温度提升至140 ℃，有效传热系数由63.14 W/(m2·℃)增至134.24 W/(m2·℃)，有效传热系数增加52.96%，界面对流换热效应增强。

为了探明纳米偏高岭土对粉煤灰水泥砂浆早期抗拉性能的改善效果，考虑4种纳米偏高岭土掺量（1%、3%、5%、7%）、3种粉煤灰掺量（10%、20%、30%），浇筑40个水泥砂浆试件。利用直接拉伸法测试水泥砂浆试件早期（3h、4h、5h、6h、8h、10h）抗拉性能，采用数字图像相关方法记录拉伸过程中水泥砂浆试件表面应变，得到水泥砂浆抗拉力学性能参数。结果表明：粉煤灰降低了水泥砂浆早期抗拉强度，掺30%粉煤灰砂浆6h抗拉强度较普通砂浆降低52.4%；纳米偏高岭土对水泥砂浆早期抗拉强度改善效果显著，掺5%纳米偏高岭土砂浆6h抗拉强度为普通砂浆的4倍；纳米偏高岭土有效提升粉煤灰砂浆早期抗拉强度，掺5%纳米偏高岭土对10%掺量的粉煤灰砂浆6h极限抗拉强度提升率为23%。

针对润滑油蒸汽对低速二冲程柴油发动机性能影响的问题，本研究采用数值模拟与台架试验相结合的方法，通过建立发动机模型和润滑油蒸汽模型，耦合柴油与润滑油组分的燃烧机理和物性参数，揭示了润滑油蒸汽加入引发自由基网络重组对发动机燃烧特性及排放行为的影响机理。研究结果表明：润滑油蒸汽引入导致H/HOOH（氢自由基和氢过氧自由基）上升，O/OH（氧自由基和羟基自由基）下降，从而延长柴油的滞燃期（CA0-10 增加1.1°CA）和加速主燃期进程（CA10-90 降低4.84°CA）。 H自由基的增加促进碳烟前驱体加氢反应，抑制碳烟（soot）成核及表面生长，soot峰值排放量下降18%。OH自由基减少则增强了CO氧化向CO₂深度转化进程，CO峰值排放量下降6.8%。 H/O自由基引发烃类裂解重组，使未燃碳氢化合物（HC）峰值排放量增加5.8%，H/O/HO₂自由基循环作用则加速氮氧化物（NO_x）生成动力学，因此NO_X排放增加8%。

为实现船用柴油机运行状态的精准感知与故障有效预警，提出一种融合机理仿真与传感实测信息的多模态数字孪生方法。该方法通过引入性能退化校正机制构建高保真柴油机热力学仿真模型，设计融合多尺度卷积与注意力机制的特征提取网络，完成两类互补信息的深层特征提取与跨模态融合；以偏差度为预警指标，结合核密度估计实现性能参数阈值自学习，构建具备动态适应能力的故障预警机制。结合9L34DF型双燃料船用柴油机的运行数据，验证了该方法在实际工况下的有效性与适用性。

为解决船舶碰撞事故引发的船体破损、沉没及人员被困问题，提出一种基于改进蚁群算法的船舶机舱救援机器人路径规划方法。针对传统蚁群算法在路径规划中存在搜索效率低、收敛速度慢等问题，对启发函数和信息素更新等要素进行改进。首先，引入自适应迭代权重因子与局部障碍密度修正项，改善蚁群前阶段搜索效率较低的问题；其次，在最佳路径上增加信息素，在迭代后对最差路径进行适当的信息素削弱，遏制劣势路径的影响。然后，引入自适应参数，使得算法在不同迭代阶段对全局最优、迭代最优及最差路径赋予不同权重，从而增强算法的收敛性与鲁棒性。通过上述改进，算法实现了从单纯依靠距离与信息素浓度到综合考虑目标点引力、障碍物排斥、局部环境复杂度及自适应搜索策略的优化转变。实验结果表明，改进算法较传统算法路径缩短10%，冗余转折节点降低65%，迭代次数减少96.4%。实船机舱场景下的验证进一步证明，该方法显著降低了路径规划中的迂回与冗余转折点，加快了收敛速度，可有效避免局部最优陷阱，进而在复杂环境下实现更高效、更稳定的路径搜索。

为降低高程序化与高危海上搜救任务对传统人工救援模式的依赖，提升我国海上搜救响应效率，本文提出一种考虑效能均衡的救援基地群布局与异质无人艇配置协同优化方法。该方法兼顾海域响应时效性与风险等级分布特性，构建救援效能评估模型，用于量化分析基地布局与无人艇配置方案的综合性能。在此基础上，以责任海域整体救援效能最大化为目标，综合考虑投资预算约束、无人艇续航能力限制及通信覆盖半径等实际条件，建立协同优化模型，并设计基于线性转换的精确求解算法，实现复杂约束下最优配置方案的高效求解。算法验证结果表明，当海域单元边长超过1.5 km时，该算法可在十几分钟内求得精确解，且计算精度随网格细化而提升，能更准确反映实际海洋环境特征。案例分析进一步显示，优化救援基地群布局与异质无人艇的协同配置方案，可有效改善海上救援效能空间分布的不均衡问题。敏感性分析结果表明，随着目标函数调节系数的增大，优化结果更倾向于提升响应效率，所配置的无人艇船型也从混合船型逐渐转向高性能船型；相应地，覆盖的责任海域单元减少了17.8%；若要在保持救援效能不降低的前提下维持原有责任海域面积不变，每年需额外增加2.1~9.7万元的投资预算。

针对异构无人机在多样化任务场景中的任务分配问题，提出一种基于改进黏菌算法的异构无人机群任务分配算法。首先，从任务时效性、性能参数等角度出发，在现有多参数建模框架基础上，进一步完善任务多样性与无人机异构性的参数刻画，使其更适配本文的多类型任务与多约束场景。其次，针对黏菌算法收敛速度慢、求解精度低等问题，引入Tent混沌映射、线性选择搜索范围、[JP2]改变个体更新方式与最优邻域扰动策略进行优化。最后，将改进黏菌算法与任务分配模型相结合，通过设置不同的任务场景规模验证了所提算法的有效性。仿真结果表明，在不同规模的任务场景下，所提算法可以最小的任务代价实现任务的合理分配；相较于基准方案，所提算法在两种不同规模任务场景中的综合目标函数分别至少降低了10.6%和15.4%。

为提升混凝土在动荷载作用下的力学性能，探讨纳米材料对其的增强效应，以掺入0.05%石墨烯的混凝土为对象，开展动态单轴抗压性能研究。采用 5 种应变率水平（10^-5s^-1、10^-4s^-1、10^-3s^-1、5×10^-3s^-1、10^-2s^-1），分别对石墨烯混凝土和普通混凝土进行单轴抗压性能试验与有限元模拟，进而对比分析了两类混凝土的动态力学性能差异及其应变率效应。试验结果表明：两种混凝土的抗压强度与弹性模量均具有显著的应变率敏感性，且随应变率的提高而增大；石墨烯混凝土的性能提升幅度随应变率变化而存在差异；相比普通混凝土，石墨烯混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变和吸能能力的最大提升幅度分别为16.17%、5.02%、7.27%和20.20%。有限元数值模拟结果与试验测试结果吻合良好，验证了模拟方法的有效性。该研究可为石墨烯纳米材料在混凝土工程中的应用提供理论支撑与技术参考。