装配式SEMI型浮式筒型基础抗波浪稳定性

为解决深海浮式风电机桩发展中存在的抗波浪稳定性问题,参考装配式半潜(Semi-Submersible, SEMI)型浮式基础常用结构形式,设计四筒三角形基础结构模型。在造波池中对该模型进行波浪荷载模拟试验,研究不同波浪高度条件下浮式基础上塔柱的运动幅值和基础的倾角,分析其抗波浪稳定性。采用水动力分析软件AQWA进行频域响应分析,得出该模型结构的纵荡运动幅值、横荡运动幅值和振动频率等特征参数,并将部分结果与试验结果相对比,结果表明,二者的吻合度较高,数值模拟计算结果可供浮式基础风电平台水动力响应分析参考。     

海上风电系统地基刚度敏感性分析

文章基于Bladed软件建立了包括海上风电机组-支撑结构-地基基础的一体化结构模型，以某5 MW机组的单桩基础为例，对海上风电机组系统进行了一体化荷载计算，并系统地开展了地基刚度敏感性分析。计算结果表明：结构自振频率随着地基刚度的提高而增大，且在无波浪作用时，结构在泥面处的荷载呈现随地基刚度增大而减小的趋势；当有波浪作用时，结构在泥面处的荷载受到风、波浪作用的综合影响，当波浪频率接近基频时，结构所受荷载显著增大。因此，设计时应充分考虑地基刚度取值准确性问题。     

轻型码头结构疲劳可靠性分析*

采用随机波浪谱和Miner线性疲劳累积损伤原理对轻型码头结构在波浪荷载和船舶撞击荷载共同作用下的疲劳可靠性进行研究。根据轻型码头结构变形大的特点,计算船舶撞击力时考虑了结构刚度对撞击力的影响,波浪荷载使用Morison方程计算,并以Airy波浪理论计算水质点速度。结果表明:波浪荷载和船舶撞击力对轻型码头结构的疲劳寿命均产生一定的影响,在进行疲劳可靠性分析时应考虑两种荷载的共同作用。     

直立墙上不规则波波浪力试验和统计分析

为确定波谷作用下波浪荷载的概率分布和统计参数,进行了不规则波浪对直立墙作用的室内试验,并对测得的波浪力进行统计分析;通过长期波浪最大荷载与短期波浪荷载的统计关系,得到50 a设计基准期内波浪荷载的概率分布和统计参数。研究结果表明,波谷作用下短期波浪荷载服从Weibull分布,50 a设计基准期内最大波浪荷载服从极值I型分布。     

基于脉冲响应函数法计算小尺度圆柱上的不规则波浪力

通过对波动传递函数的逆傅里叶变换建立脉冲响应函数的解析表达式,在仅已知不规则波波面过程线的情况下,利用脉冲响应函数与已知波面序列的卷积求得不规则波的速度场,并计算不规则波浪序列引起的水质点速度、加速度。通过与线性波浪叠加法的对比验证了方法的正确性,并应用Morison方程计算小尺度圆柱上的不规则波浪力。对不规则波浪力进行频谱分析得到:在非线性较弱时,脉冲响应法求得的波浪力谱与线性谱分析法的波浪力谱较为接近。随着波浪非线性的增强,脉冲响应法求得的速度力谱与线性谱分析法相比峰值不断增大,在低频和高频处能量增多,在主要能量区的谱宽也不断增加,而惯性力谱与线性谱分析方法结果基本相同。     

新型海上风电复合筒型基础波浪荷载研究

对于新型海上复合筒型基础,现行规范中还没有提出计算波浪荷载的方法。文章基于开源程序OpenFOAM建立了波浪与结构物相互作用的三维数值波浪水槽,并针对复合筒型基础在不同波浪条件下的波浪荷载进行了大量模拟。利用模拟结果提出了分层计算方法中波浪力矩作用点的修正公式,修正结果可以较为准确地计算波浪力和力矩。     

吉布提LNG厂址波浪极值推算

在吉布提LNG厂址的设计过程中,由于当地可用水文资料缺乏,现场观测活动起步晚、持续时间短(仅1 a),无法满足多年重现期设计波浪要素推算的需求,给后续工作带来了较大的困难。以CCMP风场数据作为驱动,基于波作用量平衡方程建立印度洋大范围波浪数学模型、嵌套的亚丁湾中等范围模型及工程区小范围模型,在现场实测资料的基础上,结合同期的Jason卫星轨道资料对模型进行验证对比,模型验证结果良好。在此基础上,计算了1988—2017年的逐时波浪要素过程,并据此构建出年极值波浪序列,利用P-III型分布函数推算工程区深水处的各重现期波浪极值,结合不同水文条件计算得出工程区的设计波浪要素。     

外海轻型码头结构环境荷载的统计分析

对外海轻型码头结构的波浪荷载和海流荷载进行了统计分析。给出一个波浪周期内,波浪荷载的均值系数和变异系数随相位角的变化,进而得出50年设计基准期内波浪荷载的均值系数和变异系数。使用Monte-Carlo方法研究了波浪荷载的概率分布类型。利用海洋平台已有的研究成果,给出了50年设计基准期内海流荷载的均值系数和变异系数。结果表明:对于外海轻型码头结构,可认为波浪荷载和海流荷载均服从极值I型分布;50年基准期波浪荷载的均值系数为1.166,变异系数为0.263,海流荷载的均值系数为1.269,变异系数为0.142。     

半潜式浮基风电平台设计及波浪动力响应分析

为了开发深海风能资源,研究浮基风电平台在波浪中的响应特性,设计了一种半潜式浮基风电平台。应用ADINA软件,采用边界造波方法、ALE动网格方法以及网格变疏增大数值黏性的消波方法构建了数值波浪水池,对ITTC半潜式平台在规则波作用下动力响应进行了数值模拟,通过与该平台的模型试验数据进行比较,验证了数值模拟方法的准确性。而后对一种新型的浮基风电平台在波浪中的运动进行了数值研究,给出了风电浮基平台在不同水深、不同波高波浪周期情况下横摇、纵摇时程曲线。数值计算结果将有助于了解浮基风电平台塔架顶端的运动、位移和受力,为海上风机系统的设计提供合理的荷载参数。     

作用于圆柱壳结构上波浪力的多元线性回归分析

海岸工程结构的受力不同于一般土建结构,主要原因是必须考虑波浪荷载.我们进行了作用在大直径薄壳圆筒结构上波浪实验,在实验的基础上,引入多元线性回归分析对施工期作用在大直径薄壳圆筒结构上的波浪力及其弯矩的计算进行了研究,从而得到计算波浪荷载简单可行的公式.     

Processing method and governing parameters for horizontal wave impact loads on a semi-submersible

Semi-submersible platform has been widely used in offshore oil exploitation due to its excellent performance, but can be attacked by wave impact loads in extreme ocean environments. Determining wave impact loads accurately is of great significance to the design and operation of offshore structures. An experimental study was carried out to investigate the critical governing parameters for the horizontal wave impact loads on a semi-submersible. The wavelet denoising technique and the frequency response function method are employed successfully to remove the effect of noise and dynamic contamination from the experimental data. The strongly nonlinear characteristics of the wave impact load are demonstrated. The results show that wave impact events are governed by the upwell height and upwell velocity. Most major wave impact events occur where both the two parameters are large, and the upwell velocity is more dominant in the wave impact process. In general, larger parameters tend to result in larger peak pressures and higher probabilities of wave impacts. The motion behaviors of the platform are benefit to reduce the occurrence probabilities of wave impact events and maximum impact pressures, owing to the escape velocities following the wave direction and the rotations leading to the above-water structure away from the waves. The insights given in this study provide a motivation and foundation for developing a sophisticated prediction model of the wave impact load on floating platforms.     

跨孔波速测试技术在沉积地层中的应用

介绍跨孔波速测试方法和沉积地层的特点,并将跨孔方法应用于沉积地层中的测试研究。针对沉积地层分层多、有软弱夹层等特点,对跨孔的钻探、测斜以及孔间距、测点位置等一系列参数进行合理设计,并进行试验研究。结果表明跨孔波速测试适用于测试沉积地层中的夹层和较薄地层,并能获得可靠的结果。     

多功能支持船波浪载荷研究

波浪载荷研究是船舶性能预报和结构安全评估的关键内容。文中利用势流理论直接数值求解多功能支持船遭受的波浪载荷(包括一阶波频力和二阶漂移力),利用统计方法得到波浪载荷的长期预报和短期预报极值,包括波浪总纵弯矩和垂向波浪剪力以用于后续的船舶整体结构安全评估,以及纵向漂移力、横向漂移力和首摇漂移力矩用于船舶的动力定位能力分析中。研究结果表明:求解波浪载荷的势流理论方法精确,能为后续的船舶性能预报和结构安全评估提供可靠的载荷输入。     

飓风极值波浪数值模拟

飓风浪对于船舶航行、海洋和海岸结构物的安全意义重大,分析工程区设计波要素需要考虑飓风引起的大浪。采用YoungSobey风场模型建立飓风风场,以飓风风场作为第三代波浪模型MIKE 21 SW的驱动场,对发生在大西洋的飓风IRENE引起的飓风浪进行模拟,并将模拟结果与实测浮标数据进行对比。对比结果显示,MIKE 21 SW可以很好地模拟飓风引起的极值波浪要素。     

一种探测砂土中软黏土包的瑞雷波方法

填海造陆地基固结过程中容易形成软黏土包,给现场监测数据的分析和解释造成困难,因此有必要对砂土中的软黏土包进行定位。提出探测填海造陆地基砂土中软黏土包的瑞雷波方法。采用两道瑞雷波法提高瑞雷波检测的横向分辨率,同时在测试场地进行静力触探法检测,通过对比验证了瑞雷波法在软黏土包定位中的有效性。通过连续数次进行多道信号提取,绘制了较大范围内软基土体的两道瑞雷波相速度剖面热图,由热图可以直观地发现软黏土包及其基本性质。     

船舶波浪弯矩短期预报研究

采用两种方法（一是利用WALCS软件，基于三维频域线性水动力理论；二是利用3小时波浪弯矩有义值MS，根据极值I型理论）进行船舶波浪弯矩短期预报，并分别计算得到16艘船舶（6艘散货船、10艘油船）的短期波浪弯矩。经比较发现，根据极值I型理论得到的短期波浪弯矩与WALCS软件短期波浪弯矩偏差较小，在工程实践中具有一定参考价值。     

防波堤平面布置对建设用海区波浪场影响的数值模拟

为研究燕窝山工程海域在不同的防波堤平面布置下的波浪场分布特征,应用波作用守恒方程和Boussinesq方程建立了大、小范围的波浪数学模型对工程区附近海域的波浪场进行数值模拟,统计并分析工程前后防波堤附近波浪特征站位的波要素。基于防波堤基本布置方案1,改变防波堤的长度和轴线角度,根据不同平面布置下的防波堤对波浪的掩护效果进行比较分析。结果表明,综合考虑防波堤附近波浪场的变化特征、防波堤特征站位波要素的变化及防波堤的有效掩护面积3个方面,将防波堤轴线以两段堤相交处为圆心逆时针旋转8°,并将直堤向东侧延长100 m,即方案2为优选方案。     

球体波能转换装置捕获能量的理论研究

球体波能转换装置在波浪的激励下可以同时在水平和竖直两个模式振荡。基于线性微幅波浪和势流理论,将波浪与球体相互作用简化为球体固定不动,波浪绕过球体和球体在静止流体中运动。线性叠加以后得到总的速度势,计算出球体波能转换装置的平均功率和能量俘获宽度因子的解析表达式。理论研究表明:装置与波浪运动的相位差是影响波能的最重要的参数,最优相位差为-π/2,并且给出了最优相位差调节的理论表达式。另外,对波长、波幅、球体半径、水深和球心距静水面的距离等因素也进行了分析。