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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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%。

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%。

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。

在港口智能化升级背景下，业务场景的动态复杂化与数据的多源异构化，暴露出当前港口智能系统在“感知－认知－决策”链路存在断点：知识图谱虽擅长符号推理，却难以处理多模态语义与动态知识融合；大模型虽具备强大的自然语言能力，却因可解释性不足与领域知识缺失，难以实现精准可靠的决策推理。这一“感知与认知分离、生成与推理割裂”的现状，使单一技术无法满足港口对高可靠、可解释、自适应智能决策的需求。融合多模态知识图谱与大模型，已成为推动港口智能系统迭代升级的关键路径。本文系统梳理了人工智能、知识图谱与大模型在港口智能化领域的研究现状，从产业需求与技术融合双重视角，剖析了多模态知识图谱与大模型融合的内在驱动机制，并搭建了层次化技术架构与功能体系。同时,结合港口工程实践与行业发展现状，梳理并探讨了二者实现深度融合面临的关键技术瓶颈，以期为相关理论研究与工程落地应用提供参考依据和实践借鉴。

针对中断事件引发延误的集装箱班轮船期恢复问题（VSRP），本文引入航运碳排放交易机制，以最小化航次船期恢复成本、最大化客户服务水平为双目标构建 VSRP 优化模型。针对预期运营中断场景，求解航速调整、跳港及换港操作的最优组合策略，并设计改进自适应非支配遗传排序算法（NSGA-II）对模型进行求解。多组情景算例验证了本文所提模型与改进算法的有效性。数值算例结果表明，不同预期中断时长对应差异化的船期恢复优化组合策略；在无偏好双目标优化下，利用预期中断信息可平均削减 18.31% 的航次恢复成本。敏感性分析表明：碳交易价格上涨时，若碳减排目标偏好权重较大，船期恢复成本与船舶碳排放量均同步下降，碳配额增加将直接降低船期恢复成本；而当碳减排目标偏好权重较小时，碳排放量呈先降后升的变化规律。相关研究结论可为航运企业制定运营中断下的船期恢复方案提供理论支撑与决策依据。

传统0-3 型、1-3 型水泥基压电复合材料存在压电相分布随机性大、压电纤维易断裂等缺陷，在应力传递效率与压电输出性能上存在明显结构瓶颈。为此，本文构建一种基于三周期极小曲面（TPMS）拓扑结构的新型水泥基压电复合材料。选取Diamond与Karcher-Tuite两种典型TPMS构型，通过Python结合水平集方法进行参数化建模，并利用Abaqus建立压电－结构耦合有限元模型，系统研究不同压电相体积分数（10.0%~29.2%）对复合材料应力分布与压电输出 (d₃₃, g₃₃, V) 性能的影响。结果表明：TPMS结构的三维连续网络可有效优化应力传递路径、规避局部应力集中，进而获得优异的力－电转换效率；当压电相体积分数为29.2%时，Diamond型与Karcher-Tuite型复合材料的压电系数d₃₃分别达到148.5 pC/N和103.7 pC/N，显著优于传统0-3型与1-3型构型。本文通过系统性数值模拟，揭示了TPMS拓扑特征与宏观压电性能的内在关联，为高灵敏度、高耐久性自供能传感材料的构型优选与实验设计提供了理论依据。

为系统探究不同相间力模型对数值模拟结果的影响，本文基于开源平台OpenFOAM，采用欧拉－欧拉双流体模型对气液两相流动开展瞬态数值模拟，分析不同相间力关联式的预测特性，并通过与实验数据及参考结果对比验证了各模型的准确性。研究覆盖低、中、高三种雷诺数工况，对应不同气液流态，重点揭示曳力、升力、壁面润滑力及湍流耗散力等模型对气泡运动行为与径向空泡份额分布的影响机制。结果表明，并不存在适用于全流动工况的通用标准模型，相间力模型的选取需结合具体气泡流态与雷诺数范围。在低雷诺数条件下，曳力模型主导气泡迁移过程；在高雷诺数工况下，升力模型对相分布形态起主导作用，可使空泡峰值由壁面区域向主流区转移；湍流耗散力则促使径向空泡份额分布趋于均匀。此外，升力、壁面润滑力与湍流耗散力之间的耦合作用显著提升了径向相分布的预测精度。模拟结果确定了不同雷诺数区间内的最优相间力模型组合。通过系统分析各相间力在不同雷诺数下的作用机理，本文提出了相间力模型选用策略框架，为复杂气泡流数值模拟中的多相流模型配置提供了理论依据与优化思路。研究进一步证实，在低含气率条件下，即便忽略气泡聚并与破碎效应，竖直绝热气泡流的相分布仍可得到有效预测，为多相流模型简化提供了可行参考。

船舶管路路径规划易出现局部最优、路径冗余等问题。为此，本文采用堵路剪枝 A*算法（BPA-star）开展管路布局优化研究。在完成管路作业空间几何建模的前提下，融合分段剪枝技术与堵路迭代方法对算法进行改良，既克服了传统搜索算法易陷入局部最优的弊端，扩大了全局搜索区间，又去除了管路路径中的冗余线路与多余转折点，有效提升了管路规划质量。结果表明，单管路案例中，BPA-star 算法在路径长度、拐角数与能量值等方面均得到最优值；多管路案例中，其管路布局更紧凑，贴合船体结构，管路衔接效果优于基础A*算法，经济性与适配性更突出。未引入延伸段方向引导时，算法规划管路的能量值降低 45.68%，安装适配长度增加 400%；引入延伸段方向引导后，管路拐角数减少 8.64%，安装适配长度增加 54.64%。研究成果可为船舶管路布局设计提供参考，对提升管路设计与施工效率具有实际应用价值。

针对控制系统在未知非线性动态、时变干扰、输入饱和及高斯噪声下的鲁棒控制问题，提出一种深度融合事件触发机制与动态耦合策略的自适应滑模控制方法。首先，采用动态面控制（DSC）技术，结合径向基神经网络（RBFNN）逼近系统未知动态，设计分阶段误差约束策略以实现收敛速度与稳态精度的动态协同优化；其次，引入时变干扰观测器在线估计波浪干扰等扰动，通过构建辅助动态系统对非对称输入饱和进行补偿；再次，结合事件触发机制，通过自适应动态阈值调控降低控制器更新频次，减少计算资源消耗。基于Lyapunov稳定性理论，证明闭环系统所有信号半全局一致最终有界，且跟踪误差可收敛至预设邻域内。仿真结果表明，该方法显著提升了系统抗干扰能力与控制效率，为相关控制理论在工程实践中的应用提供了理论支撑。

喷涂法是超疏水表面常用制备方法，但存在涂层与基体结合强度低、耐久性差及水中气垫不稳定等问题。为此，本文提出铝基体微弧氧化结合两步喷涂的复合制备工艺。首先，通过微弧氧化在铝基体形成多孔结构；其次，依次喷涂掺杂疏水性SiO₂纳米颗粒的氟碳树脂及SiO₂纳米颗粒超疏水溶液，室温固化获得超疏水表面，其静态水接触角达162.5°、滚动角仅1.8°。通过载重摩擦、砂石撞击、自清洁、电化学腐蚀、盐水浸泡及减阻测试探究其综合性能。结果表明：该双层SiO₂超疏水表面机械耐久性优良；腐蚀电流密度较铝基体降低3个数量级；试样级0.5 m/s水流冲刷减阻率达69.5%，船模级0.3 m/s航速减阻率为54.8%。微弧氧化形成的多孔结构增强了涂层与基体的结合强度，树脂中掺杂的SiO₂纳米颗粒可强化涂层并动态补充受损的表面微纳结构，共同提升表面稳定超疏水性能。本文通过涂层结构设计，改善了超疏水表面综合性能，为其在船舶领域的工程化应用提供了实验依据与理论支撑。

为抑制船舶液舱晃荡引发的船舶耐波性下降，降低相关航行安全风险，本文基于有限体积法求解流体控制方程，采用VOF法捕捉自由液面，构建垂直对称挡板的抑晃机理与流场特性数值模型。研究在横荡激励下，不同长度的垂直对称挡板制荡效果及其对液舱自由液面、舱壁压力、流场速度等流场特性的影响。结果表明：对于高宽比接近1的矩形液舱，在自由液面处垂直设置对称挡板可显著抑制晃荡；不同挡板长度的制荡效果差异明显，最优挡板长度设定为液舱宽度的0.7倍。

为改善船舶内燃机轴瓦在苛刻工况下的减摩耐磨性能，本文采用刮涂热固化工艺在铝合金基体表面制备一种聚酰亚胺/环氧树脂/二硫化钨复合涂层，并探究黏固比对其力学性能及其摩擦学性能的影响规律。利用扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析涂层表面、截面及磨痕的形貌及元素分布；通过显微硬度计测试涂层硬度；采用摩擦磨损试验机，在干摩擦条件下考察涂层在不同载荷和频率下的摩擦系数与磨损率。结果表明，随着载荷和频率的增大，涂层磨损率和摩擦系数逐渐增高，黏固比对涂层性能具有显著影响。当黏固比为2时，涂层中二硫化钨固体润滑剂在聚合物中分散均匀，涂层结构致密，显微硬度最高，为56.7 HV。在干摩擦条件下（往复运动频率3 Hz、载荷5 N、黏固比2），该涂层表现出最佳摩擦学性能，平均摩擦系数和磨损率分别为0.06和1.50×10^-4mm³/(N·m)。究其原因可能是，在减摩方面，涂层中层片状二硫化钨的层间范德华力较低，易于滑动，赋予涂层优异的减摩性能。在磨损方面，当聚合物含量过高时，因聚合物硬度不足，涂层在摩擦磨损过程中发生塑性变形及黏着磨损；而聚合物含量过低时，涂层与基体结合强度不足，导致涂层脱落。本研究可为开发高性能船舶发动机轴瓦表面防护涂层提供实验依据与数据支持。

采用可视化观测技术与非线性拟合方法，分析旋转盘反应器空腔流体行为特征。选用水、甘油、十二烷基苯磺酸钠溶液为实验流体，通过高速摄像机与图像处理软件Image J分析空腔区域流体流型与断裂方式，拟合流体流型转变的临界条件方程，探究操作参数对空腔区域特征液滴直径与液滴分布均匀度指数的影响规律。研究发现，流体可呈现液线流、液线－液滴流、液滴流三种流型，断裂方式分为液膜－液滴断裂、液膜－液线－液滴断裂两类；液滴累积体积符合R-R分布，特征液滴直径为1~4 mm，液滴分布均匀度指数为 2~8；转子转速与流体黏度对流体行为特征具有显著影响。研究结果有助于深入理解超重力设备内部流体行为特征，可为构建传质模型提供基础数据与理论参考。

海盗袭击严重威胁海运安全，准确的风险评价对航线规划与应急决策至关重要。为科学评价海盗袭击风险，本文提出了一种基于改进贝叶斯网络的海盗袭击风险评价模型。为解决传统模型对连续型数据易进行不合理划分的缺陷，本文引入了Fisher最优分割算法，提升了贝叶斯网络模型节点状态设定的准确性和科学性。在完成样本筛选和节点状态设定优化的基础上，采用期望最大化算法（EM）进行贝叶斯网络参数学习。同时，通过改进的树形结构学习算法有效降低了模型结构学习的复杂性。研究结果表明，与传统贝叶斯网络模型相比，本模型的预测准确率提高了5.44%，结构学习任务的复杂性降低了21.43%。此外，本文模型的预测准确率比随机森林模型和反向传播（BP）神经网络模型分别提升了1.23%和2.83%。本文模型可为海盗袭击风险的科学预测提供有力支持。

为揭示射流摆动在船载棕榈油洗舱过程中对残油清洗效果的影响机制，基于自建实验平台开展棕榈油动态清洗试验，运用 FLUENT数值模拟，并结合动网格、用户自定义函数，构建射流摆动洗舱过程仿真模型，系统分析射流摆动速度对棕榈油清洗效果的影响。结果表明：船载棕榈油射流清洗的核心机理为壁面压力与剪切应力的耦合协同作用。清洗过程中，壁面压力率先发挥主导作用，击穿附着于舱壁的棕榈油层并形成初始无油区域，随后通过射流径向扩展产生的剪切应力彻底剥离壁面残余油污。射流水平摆动速度是影响清洗效果的关键参数，其与舱壁压力、最大剪切应力呈显著负相关；水平摆动速度过快会引发射流运动滞后，造成射流“水垫”有效覆盖面积缩减、剪切应力利用效率降低，削弱清洗性能。试验工况下，当射流水平摆动速度为1.11 r/min时，壁面压力与剪切应力匹配度最优，“水垫”覆盖范围广，剪切应力利用率最高，油污剥离效果最优。垂向摆动速度同样对清洗效果存在重要影响，需与水平摆动速度形成合理匹配。在垂向摆动速度恒定条件下，水平摆动速度过快会导致舱壁深度清洁不足，过慢则会扩大盲区面积；而增大垂向摆动速度会进一步拉大射流清洗路径间距，加剧盲区范围扩大，造成清洗质量下降。经对比分析，水平摆动速度1.11 r/min、垂向摆动速度20 mm/s为最优参数组合。该参数组合下，壁面压力与剪切应力协同作用最强，射流“水垫”可充分覆盖舱壁残油区域，实现残留棕榈油的完全剥离，100%清洗效果耗时仅18.75 s，较同样实现100%清洗效果的最差参数组合，该最优工况的清洗效率提升50%，可为船舶棕榈油洗舱高效作业提供重要的工程参考依据。

“防波堤+风电”作为海域立体利用的新模式，逐渐成为海上风电研究热点。为揭示防波堤-风机体系在风与地震联合作用下的动力响应特性，本文基于PLAXIS建立防波堤-风机一体化结构体系三维耦合数值模型，并以塔筒顶与防波堤顶水平位移作为量化指标，对比分析该结构体系在不同场地及荷载工况下的动力响应特性。结果表明：因塔筒和防波堤刚度差异，塔筒顶部位移显著大于堤顶位移；相较单一风荷载和单一地震荷载作用，风-地震联合作用会显著放大体系位移峰值，且该放大效应并非单纯的线性叠加关系；风-地震联合作用会改变防波堤-风机体系动力响应对场地土体性质的敏感性程度。因此，在实际工程设计中需综合考虑不同荷载的联合作用。本文结论可为“防波堤+风电”一体化工程的动力响应分析与设计提供参考与借鉴。