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文献检索:
  • 浅水中浮体在波浪作用下运动的三维时域计算模型
  • 港口中系泊船在波浪作用下运动问题的本质是浅水波浪与浮体的相互作用。与深水情况不同,浅水问题应当考虑水底、水域边界的影响及浅水波浪自身的特性,单一模型很难实现该模拟过程。为此,建立了Boussinesq方程计算入射波和Laplace方程计算散射波的全时域组合计算模型。有限元法求解的Boussinesq方程能使入射波充分考虑到水底、水域边界的影响和浅水波浪的特性;散射波被线性化,采用边界元法求解,并以浮体运动时的物面条件为入射波和散射波求解的匹配条件。该方法为完全的时域方法,计算网格不随时间变动,计算过程较为方便。通过与实验及其他数值方法的结果进行比较,验证了本模型对非线性波面、浮体的运动都有比较理想的计算结果,显示了本模型对非线性问题具有较好的计算能力。
  • 损伤聚酯纤维系缆动刚度特性实验研究
  • 系泊系统设计和分析是深海油气开发平台的关键问题,对于采用合成纤维系缆的绷紧式系泊系统,由于材料属性和安装、使用等因素可能造成缆绳不同程度的损伤,因此有必要研究损伤缆在复杂海况下的非线性动力特性尤其是动刚度演变规律。采用合成纤维系缆循环加载实验系统,对6 mm和8 mm的聚酯(polyester)缆绳试样进行实验研究。引入损伤度指标衡量缆绳的损伤程度,通过剪切股纱减小缆绳的有效承载面积以制造损伤,分别考察了损伤度、平均载荷、应变幅值和循环周次对缆绳动刚度的影响。通过量纲分析得到损伤缆动刚度相似准则,在此基础上分析实验数据获得考虑各主要影响因素的动刚度演变经验公式。这些工作为今后更为复杂的全尺寸损伤缆绳的动刚度研究奠定了基础。
  • 深吃水半潜式平台参数共振研究
  • 深吃水半潜式平台(deep draft semi-submersible,DDS)作为一种新型海洋结构物,既继承了传统半潜式平台的优点,又改善了传统半潜式平台垂荡运动性能差的不足。但随着吃水的增加,DDS纵摇运动参数共振也成为一个不容忽视的问题。当DDS纵摇运动固有周期和垂荡运动周期满足一定关系时,纵摇运动将发生参数共振,纵摇角度将会显著增大。研究推导了DDS纵摇运动方程,并简化为标准的马修方程,运用希尔无穷行列式法求解马修方程,得到了含阻尼的马修稳定性图谱,并结合具体算例讨论了不同参数对DDS纵摇运动参数共振问题的影响。研究表明:深吃水半潜式平台的参数共振,是设计人员在设计之初必须考虑的问题;通过合理选取平台的系统参数,可以有效避免纵摇运动参数共振现象的发生。
  • 水深对软刚臂单点系泊FPSO动力响应的影响
  • 系泊系统的定位能力是浅水油田作业的软刚臂式单点系泊FPSO安全作业的重要保障,为研究不同水深/吃水比下单点系泊系统的受力性能,针对一艘16万吨级软刚臂单点系泊FPSO,在线性三维势流理论的基础上,基于多体动力学方法,建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,采用Newman近似法和Pinkster近似法分析了FPSO所受二阶波浪力,在时域内计算了不同水深/吃水比对系泊系统动力响应性能的影响。结果表明,随着水深/吃水比的增加,Newman近似法计算得到二阶波浪力先增大后减小,引起单点系泊系统载荷先增大后减小;而Pinkster近似法计算得到的二阶波浪力逐渐减下,引起单点载荷逐渐减下。在浅水条件下,Pinkster近似法具有较好的适用性,Newman近似法严重低估了FPSO所受的二阶波浪力;在深水条件下,Newman近似法能满足工程计算的要求;适用两种方法的临界水深/吃水比为1.64。
  • 不同曲率球面体入水砰击载荷数值计算
  • 从三维边界元方法出发,基于Wagner的自由液面抬升理论,采用数值仿真的方法研究了圆球入水的问题。通过数值模拟与轴对称体入水试验结果的正确性及适用性进行验证的基础上,并分析了不同半径的球体在不同速度下的入水总体受力和表面压力的变化规律。计算结果表明随着球体半径和入水速度的增加,峰值压力迅速增加,受力峰值与球体半径的平方和入水速度平方成正比关系;球体表面压力系数的分布计算结果表明,在测试点与水开始接触时压力系数最大,然后迅速减小;压力系数和入水速度无关,但和入水深度相关。
  • 钢悬链式立管与非线性海床土相互作用分析方法研究
  • 对基于大挠度柔性梁理论的立管动力分析程序CABLE 3D改编,将原程序中立管受到线性海床的弹性支撑力扩充为立管受到的海床垂向力充分考虑管土非线性相互作用,使新程序中立管与海床土的相互作用遵循p-y曲线。采用伽辽金方法在空间内离散立管的动态方程,最终采用Newmark-β法进行时域内迭代求解。利用改编后的新程序分别研究了立管与线性海床土和非线性海床土相互作用的对比以及不同垂荡幅值情况下立管的动态响应。研究表明,非线性海床土能够更加准确地模拟真实的管土相互作用,触地点区域的节点会经历不同的管土相互作用过程。
  • 不规则波作用下垂直挡板式透空堤透浪系数试验研究
  • 垂直挡板式透空堤作为一种新型的透空式防波堤结构,通过将挡浪板垂直设置于波能最集中的水体表层来消减波浪,透浪系数是其最关键的指标。通过物理模型试验,分析不规则波作用下入射波高、波周期、挡板相对入水深度、相对堤宽、相对挡板超高、相对面板超高等因素对垂直挡板式透空堤透浪系数的影响规律,并在Wiegel公式的基础上拟合了垂直挡板式透空堤透浪系数的计算公式。可作为今后类似透空式防波堤结构透浪系数的近似估算,具有一定的参考价值。
  • 西非深水海底管道沉降分析
  • 基于西非深海安哥拉32区块KAOMBO油田实际工程,对海底管道沉降进行了理论分析和数值计算,考虑了极浅层土力学参数的不确定性,认为土体不排水抗剪强度对管道沉降的影响不可忽视,随着土体强度的增加,管道沉降量呈指数衰减,当土体强度达到2.0 k Pa时,管道沉降量趋于一致。同时考虑了管道安装过程中纵横向摆动对管道沉降的影响,引入了动力系数,考虑管道触泥点处应力集中产生的附加沉降,荷载集中系数随管道弯曲刚度和土壤刚度增加而增加,随铺设张力的增加而减小,并区分"轻""重"管道进行了沉降分析,结果与几内亚湾和安哥拉海域实际工程和现场实际观测数据相符。
  • 曹妃甸开发布局与滩槽格局协调性研究
  • 渤海湾曹妃甸近岸海区多个潮汐深槽与沙岛相伴而生并构成极为复杂的海岸动力地貌体系,而维护既有的滩槽宏观格局是保持滩槽稳定与合理开发布局的重要基础。曹妃甸开发遵循因势利导的原则,对浅滩与深槽进行了科学保护和合理利用,通过寻找深水岸线开发、滩涂匡围与环境影响之间的平衡点,在开发合理规划布局与维护滩槽动力地貌格局现状之间实现了很好的协调性。工程实践效果表明,由于曹妃甸开发布局规划科学合理,没有改变整个海区的滩槽动力地貌格局和潮汐深槽形成的动力机制,因而深槽及周边海区在开发工程实施后稳定性良好。
  • 深水波浪破碎时波浪演化特征实验研究
  • 采用能量聚焦的方式产生深水破碎波,并通过增加输入波陡使发生不同强度的波浪破碎现象。实验中,沿水槽中心位置布置22个浪高仪,分析波浪传播过程中的波面演化特征。对水槽不同位置处波面数据进行波能谱与小波能谱分析,发现在聚焦波传播过程中,低频能量部分保持相对稳定,而一次谐波高频部分先逐渐拓宽,经过破碎区域后又逐渐恢复。能量在高频部分有所损失,这种现象在破碎时更加明显,且破碎强度越大,越显著。波浪未破碎时,由于波浪传播过程中高频部分拓宽,导致聚焦前后特征频率略有增加,特征群速和特征周期略有减小;当波浪破碎时,由于破碎导致的能量损失比较明显,且卷破时更加明显,导致破碎后特征频率减小,特征群速和特征周期增大。
  • 波浪要素对水平圆柱杆件水动力系数影响研究
  • 通过试验研究了波浪要素对水平固定圆柱杆件水动力系数的影响。试验利用垂直杠杆原理,提取了杆件在波浪下的水平受力历时曲线,基于改造的莫里森方程,计算了不同波浪要素下的水动力系数C_D和C_M取值。定义分析了新的波高参数KH,周期参数KT和雷诺数Re对水动力系数的影响。研究表明,整体拟合法与四点拟合法获得的水动力系数在数值上差异不大。KH、KT及Re均对水动力系数的取值有较显著影响:1)随着波高KH的增大,C_D、C_M整体呈幂指数衰减,且C_M的衰减更为迅速;2)随着波周期KT的增大,C_D、C_M整体亦呈衰减趋势;3)相同波高条件下,C_M随Re数增大而增大,而C_D值相对稳定。最后给出了波浪条件下水动力系数C_D和C_M的经验计算公式。
  • 深海采矿转臂机构采矿姿态优化研究
  • 针对海底地形不平坦特性,提出了一种变幅机构来自适应海底地形采矿姿态的采矿机构。综合考虑采矿机构采掘头距海底高度对采矿率影响,利用关键点法建立了节臂上的点到海底地形距离的数学模型。在此基础上,建立了以采矿率最高为目标的最优采矿姿态数学模型。以某实际地形为例,采用模拟退火遗传算法优化求解最优采矿姿态。根据其优化后结果可知,其最优采矿姿态与海底地形坡度变化一致,从而证明了采矿姿态模型的正确性。
  • 集约用海对莱州湾水动力环境影响的数值模拟研究
  • 在考虑水体斜压的基础上利用MIKE3三维数值模型的HD和Ecolab模块,对莱州湾的水动力环境进行了数值模拟,并将验证良好的该模型用于分析预测集约用海工程的实施对莱州湾水动力环境造成的影响。研究结果表明:工程并不会大范围改变莱州湾海域的水动力特征,影响主要集中在工程区附近,距工程新岸线约20 km处,流速变化率在15%左右甚至更小;工程造成海湾纳潮量在大小潮期分别减小0.29%和1.07%,海湾与外海水交换能力被削弱,可能会导致湾内水体污染加剧;工程实施后海湾PO4-P平均浓度升高,DIN平均浓度降低,N/P比下降,海域磷限制作用被削弱。
  • 淤泥质潮滩地貌演变中的水动力及生物过程研究进展
  • 淤泥质潮滩对于海岸防护、增加土地资源、保持生物多样性等具有重要作用。从淤泥质潮滩演变的主要驱动因子——潮流、波浪、生物作用及地下过程四个方面回顾和总结了潮滩演变动力地貌过程的相关研究进展,提出应关注潮滩短期演变规律、波浪与浮泥作用机理、生物生长与潮滩演变定量关系,以及地下过程作用机理等。
  • 深海半潜浮式生产平台关键理论与技术问题
  • 深海半潜浮式生产平台FPU(floating production unit)是国际海洋油气资源开发的关键基础性装备。针对半潜浮式生产平台的技术特点,系统阐述其各方面特性(包括:总布置、系泊和立管、水动力性能、结构设计与分析等)及相关研究现状和未来发展趋势。并结合我国南海地理、水文和资源环境等特点,对未来半潜浮式生产平台的开发提出了一些建议。
  • 纪念恽才兴先生
  • 恽才兴,又名瑞兴,1935年6月23日出生于江苏省武进上店桥北村。1957年毕业于华东师范大学地理系,2003年受聘为华东师范大学河口海岸海洋遥感专业终身教授。2015年9月28日21时44分,他因病医治无效逝世,享年80岁。笔者与恽才兴的相识是人生中跨越时间、空间的快乐。随后,他成了笔者二十余年来的师长、朋友。与他的相处过程中,阅读他的自传1,感到他是受儒家传统文化的影响,
  • 《海洋工程》征稿简则
  • 《海洋工程》于1983年创刊,是由中国科学技术协会主管,中国海洋学会主办,南京水利科学研究院、上海交通大学承办的综合性学术刊物。已被美国剑桥科学文摘(CSA)、联合国《水科学和渔业文摘》(ASFA)、日本科学技术振兴机构中国文献数据库(JST)、中国科技核心期刊(中信所)、中国科技期刊精品数据库(中国知识资源总库)、中国核心期刊(遴选)数据库(万方数据库)、中国期刊全文数据库(CJFD)、中国学术期刊综合评价数据库(CAJCED)、RCCSE中国核心学术期刊(扩展版)、中国科学引文数据库来源期刊(中科院文献中心)、中文科技期刊数据库、中国学术期刊文摘及中国期刊网等收录。
  • 《海洋工程》封面

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