旨在构建基于云-边-端协同的智能管控体系，提升生产过程可控性、缩短建造周期并强化决策支撑能力。

以生产计划为驱动，工艺流程为牵引，设计云-边-端三级协同架构，通过构建船体分段车间物理信息融合环境，建立“计划、资源、执行”联动机制。提出混沌初始化种群与自适应遗传操作的改进遗传算法（IGA），融合模拟退火算法构建动态排产模型；开发多源异构数据融合引擎，实现设备状态、工序进度等实时数据驱动的排产优化。

系统应用后，船舶分段建造周期较传统模式缩短19.7%，生产异常响应时间缩短75%，设备负荷均衡指数优化28%。

提出的云-边-端协同管控模式有效破解船舶分段车间计划与执行的动态匹配难题，建立的“感知、分析、决策、执行”闭环体系为船舶智能制造提供可复用的实施框架，推动船舶工业数字化转型。

为系统梳理无人水面艇（USV）的技术演进脉络并探索其与智能船舶融合发展的路径，以突破单艇在续航、算力及通信上的性能瓶颈，

回顾USV从无线电遥控到全自主航行、从单体作业到集群协同的百年发展历程。深入剖析环境感知、决策规划、控制驱动及通信链路四大关键核心技术。在此基础上，重点探讨USV与大型智能船舶的融合趋势，分析“母船-子艇”跨域协同作业模式及数字孪生驱动的云端管控体系。

当前USV技术正经历从“感知-避障”向“认知-博弈”的智能化跃升，而“母船-子艇”协同模式通过将大型船舶的平台优势与USV的机动优势结合，可有效解决单艇在深远海复杂环境下作业与大型智能船舶进出港“最后一公里”操纵的难题，实现优势互补。

该协同模式是未来海洋作业的主流范式，但仍应在法律法规适应性、通信网络安全及绿色能源动力等方面持续攻关，研究成果可为构建空海潜一体化的新型海洋智能装备体系提供理论参考。

现有的自主靠泊技术依赖于精确的数学船舶模型，且多采用经验公式进行建模，然而在实际的靠泊场景中，受到环境、速度等影响，这些方法无法实时精确地反映当前的船舶操纵状态，导致靠泊控制精度受限。为解决上述问题，

提出一种基于物理信息神经网络（PINN）的船舶自主靠泊控制方法，该方法通过构建基于滑动窗口的实时数据集，通过物理神经网络实时辨识船舶操纵参数，设计基于增益调度的自适应控制器，利用辨识出的参数动态调整控制增益，实现船舶的精确靠泊。

试验结果显示，PINN网络能够在动态工况下迅速收敛，准确辨识船舶参数，拟合优度达到0.97，在靠泊试验中，确保终端航向角偏差与横向误差收敛至极小范围，实现平滑、安全的停靠，航向误差为0.13°。

该方法有效解决在船舶参数未知、复杂工况下，传统控制算法因模型失配而失效的问题，提供一种安全、可解释的自适应靠泊控制。

为提升船舶轨迹预测的精度与稳健性，

提出ABiM-Ship网络，以双向选择性状态空间模型对历史航迹编码，利用注意力机制显式对齐航迹与航向、航速，设计2阶段端到端联合预测，先回归未来航迹与航向、航速，再以残差校正，引入Huber损失以约束物理误差并稳定收敛。

试验表明：该网络在短、中、长程上的平均预测误差等指标表现均显著优于传统主流基线，预测精确度较高，且表征方法，2阶段结构与Huber损失均贡献显著增益。

研究成果在保持线性时序复杂度的同时实现对轨迹、航向与航速的显式耦合与粗到细预测，具备良好的可复现与可推广性，可为复杂海域高密度交通的智能导航与协同调度提供可推广的技术路径与工程参考。

为揭示碳纤维船体结构轻量化效果对环境负荷的影响，

以11 m碳纤维增强复合材料高速艇为例，采用全生命周期评估方法进行环境影响评估，评价指标是大气污染相关的全球变暖潜力（GWP）和臭氧层破坏潜力（ODP）。

结果表明：基于纤维含量调节的碳纤维船体结构轻量化设计方法，通过增加纤维用量、减少树脂用量，当纤维含量为55%时，能够在满足结构安全的同时实现质量最优，对比设计原案（纤维含量为40%）船体结构减重12.5%。但碳纤维在制造阶段环境负荷远远高于树脂的，导致生产阶段的GWP与ODP分别上升10.24%和14.37%。相反，运营阶段因船体轻量化，25 a内节油323.98 t，GWP与ODP分别下降4.13%和4.19%。

营运阶段的周期远远长于制造阶段，轻量化效果对营运阶段的正面影响可覆盖生产阶段的负面影响。研究可为绿色船舶设计与航运业碳中和提供参考。

为制定合理风电叶片电加热融冰控制策略，

通过制备电加热组件样件在-20 ℃~-5 ℃环境试验箱中开展试验的方法，研究覆冰厚度（5 mm/20 mm）、加热功率（400 W~1 000 W）和环境温度对融冰过程的影响规律。

结果表明：环境温度每降低1 ℃需增加约40 W功率维持相同终温，加热功率与环境温度对平板终温呈现线性耦合关系；5 mm覆冰时融冰平缓温升期从2.5 min延长至10.0 min，当环境温度低于-15 ℃时需采用800 W及以上功率方可有效融冰；覆冰厚度增至20 mm后冰层本体吸热量提升3.2倍，融冰时间同比延长55%。

可见实际工程中应结合环境温度阈值和冰层厚度实时检测数据动态调整加热功率，同时考虑冰层脱落临界条件与融冰停滞期温度突变特征优化控制逻辑。

针对中心体位置对喷嘴空化强度及流动形态的影响问题，

基于CFD-Fluent，采用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型，对不同中心体位置的喷嘴流场进行数值模拟。通过与已有研究结果对比，验证所用方法的有效性和可靠性。

系统量化中心体轴向位置对空化喷嘴内部流场及空化强度的非线性调控规律，明确揭示喉部与扩张锥段交界处为最易诱发空化效应的关键位置。当中心体位于该位置时，空化效应最为强烈，传质速率达到最大值；当中心体位于喷嘴内部时，中心体无空化；当中心体位于喷嘴外部时，空化区域向下游扩展的位置变化较小，且随着中心体进一步向下游移动，空化效应逐渐减弱。此外，基于LES方法进一步深入分析当喷嘴位于最佳空化位置时，喷嘴下游复杂的非稳态流动结构与蒸汽相的大尺度径向扩散特征。喷嘴下游10倍喷口直径处非稳态特征显著，蒸汽相分布直径扩张至4倍喷口直径。

明确中心体位置对空化强度的调控规律，为优化空化喷嘴设计提供理论依据。结果有助于提升清洗、破碎等依赖空化效应的工业过程效率，同时为开发可调中心体结构、实现空化强度实时控制提供理论支撑。

为应对海上风电基础结构面临严重的冲刷挑战，

通过数值模拟研究海流作用下海上风电四桩导管架桩基的冲刷问题。采用FLOW-3D软件，利用大涡模拟（LES）湍流模型和泥沙运动模型，通过与试验结果的对比验证冲刷数值模型的有效性，并模拟单独恒定流作用下四桩导管架桩基的冲刷过程，分析桩基周围冲刷坑形态随时间的发展变化，研究不同流速、迎流角度、桩间距对四桩桩基冲刷的影响。

结果表明，群桩效应是四桩导管架基础冲刷规律核心，迎流角度改变桩间遮蔽关系，影响冲刷形态的非对称分布；桩间距调节桩间干涉强度，其增大导致群桩效应逐渐减弱，冲刷模式由整体的、相互连接的冲刷坑过渡为相对独立的局部冲刷坑；极限冲刷深度主要受流速控制，随桩间距变化较小。

研究结果为海上风电四桩导管架桩基冲刷数提供参考。

针对传统随机采样一致性（RANSAC）算法在圆柱分割中的不足，结合结构特征和统计方法，提出一种环肋壳圈点云的分割方法。

利用模型表面积特征估计局内点比例，提高初始参数的精确度；加入主方向和半径限制，提高圆柱识别的准确性并减少迭代次数；使用基于加权函数的修正方法抑制局外点干扰，使圆柱拟合更逼近真值；通过DBSCAN算法对环肋点云聚类，并利用改进的RANSAC算法识别环肋构件的局部特征，实现构件尺寸的精确测量。

试验结果表明：所提方法有效解决环肋壳圈各部分构件的智能识别与尺寸测量问题，显著提高柱段及环肋的识别速度和精度。柱段分割的精确率、召回率和整体精度分别达到96.9%、99.5%和96.4%，计算速度提高约4.6倍；环肋构件尺寸测量误差在0.2%以内。

所提方法与传统方法相比，其点云的分割精确度和计算效率均具有显著优势。

为研究煤直接液化柴油（DDCL）-聚甲氧基二甲醚（PODE）混合燃料在船用柴油机中的应用潜力，

采用液相体积法（VOF），模拟研究不同燃料、喷嘴喷孔锥度和喷孔与针阀轴线角度对喷嘴喷孔内空化流动的影响。

结果表明：与针阀轴线夹角较大的喷孔内流空化强度大，夹角<60°喷孔内无明显空化；渐缩喷孔可有效抑制空化，且流通性好，湍流强度小；随PODE含量增加，混合燃料密度增大，喷孔内空化、湍流强度和流动损失减小，有效流通面积增大；DDCL质量流率低于石化柴油，前者掺混相同体积的PODE后质量流率提高6.2%，且高于石化柴油。

PODE掺混煤直接液化柴油混合燃料可降低喷嘴喷孔的孔内流动损失，改善喷孔流通性，增大质量流率。