干舷高度影响筒型基础平台拖航试验研究

文章以某筒型基础平台为研究对象,在拖航速度、筒的位置以及波浪条件一定的前提下,通过模型试验测定筒型基础平台在不同干舷高度下顺浪和逆浪拖航时在横荡、纵荡和垂荡方向上的加速度、筒内气压力和筒底水压力以及拖航中的拖缆力,通过对试验数据进行整理分析,研究不同干舷高度下筒型基础拖航的受力机理。试验结果表明,在拖航中,干舷高度的取值高于系缆点的位置和低于平台入水的自然干舷,并且必须保证有一定的水塞高度来防止筒型基础漏气引起的倾覆。对于该平台,取干舷高度为1.0m进行拖航是安全的。     

自升式平台湿拖过程中的二阶波浪力增阻分析

波浪引起的二阶平均波浪力附加阻力是自升式平台湿拖过程中总阻力的重要组成部分。基于三维势流理论分析了影响自升式平台湿拖过程中附加阻力的相关参数,包括Jonswap谱γ值、航速以及波浪要素等,进行了敏感性分析。研究结果表明:计算二阶波浪力增阻所选取的Jonswap谱γ值取3.5更为合理;二阶力增阻对波浪周期的变化较为敏感,实际拖航阻力估算只需考虑静水拖航阻力和实际海况的双重作用,可略去航速的影响;并验证了二阶波浪力增阻值与有义波高的平方成正比,提供了一种可靠的二阶力增阻估算方法。     

气浮筒型基础结构规则波中运动响应

基于近海风电场快速建造的"大尺度筒型基础的浮运拖航"关键技术以及筒型基础作为边际油田开发的基础形式的背景,同时考虑气浮基础各分舱中水和空气的刚度,推导多分舱筒型基础整体的垂荡和纵摇刚度。建立气浮筒型基础的运动方程,以CBF-3-150海上风电复合筒型基础为例,用数值解法揭示其基础在规则波浪下不同航速和不同波浪入射角对气浮筒型基础运动状态和筒内气垫状态的影响。以理论计算预测筒型基础在规则波下的运动特性。     

操纵性方程在船舶横甩研究中的应用

综合操纵性和耐波性理论，采用船舶的三自由度操纵运动方程，加入波浪的扰动力项，得出一个船舶在发生骑浪时的非线性运动方程，用简化后的线性方程对某型驱逐舰随浪航行的横甩区域进行了大致绘算。结果与已有的横甩理论以及船模试验研究结论大型相符，最后提出一种基于操纵性试验的横甩试验方法。     

基于Fluent斜坡海堤挡浪墙受力特性数值计算研究

海堤是沿海地区防潮减灾体系中重要建筑物,文章以通州湾腰沙围垦二期通道工程为例,采用Fluent软件流体体积法模型构建数值波浪水槽,对海堤工程挡浪墙波浪力进行数值模拟,重点分析与研究直立型和半圆弧型挡浪墙随水深、波高、波长等参数变化时,挡浪墙迎浪面波压力分布以及波浪力大小变化规律。研究表明半圆弧挡浪墙具有反向挑浪减小墙顶越浪作用,同时墙体承受的波浪力明显大于直立型挡浪墙,在最不利水位及波要素组合下,半圆弧挡浪墙面承受的波浪力增大幅度为30%,为减少墙顶越浪量,大型岸外沙洲围堤工程采用半圆弧型挡浪墙是较好选型。     

随机斜浪中船舶参数-强迫激励横摇运动计算

研究船舶随机斜浪中大幅参数激励非线性横摇运动的计算方法.将船舶稳性高度GM作为时域变化的随机参数激励,波浪力为随机强迫激励项,建立船舶在随机斜浪航行情况的参-强激励横摇运动微分方程.参数激励项的求解考虑了船体型线、纵摇、升沉及波浪运动对稳性高度变化的影响.分别取不同波高、航速、航向,计算出随机斜浪中船舶的时域横摇运动响应.计算结果表明,此方法可以用于计算随机斜浪中船舶的参-强激励横摇运动,据此分析随机斜浪对船舶横摇和倾覆的重要影响.     

工程船舶拖航总阻力预报方法

为保证工程船舶在拖航过程中的安全性,对拖航阻力预报方法进行研究.在分析船舶拖航阻力组成成分的基础上,阐述各阻力成分的计算方法.以某肥大型工程船为例,采用模型试验的方法对其静水阻力性能进行评估,采用经验公式对其在中等海况下的风阻力、波浪阻力和海流阻力进行估算,最终得到其拖航总阻力.试验和计算结果表明:当船舶航速较低时,风阻力在拖航总阻力中占比较大;随着船舶航速的增加,静水阻力逐渐成为拖航总阻力的主要成分;波浪阻力在拖航总阻力中占比较小;海流阻力随着船舶航速的增加逐渐增大.     

基于弱非线性耦合数值模型的渔船骑浪横甩界限探究

骑浪横甩是船舶在波浪中失稳模态之一,其具有较强的非线性且多发生于速度较快的小型船舶上,对其发生界限的研究对于船舶设计与安全运营均具有一定实际意义。论文中提出一种考虑船舶操纵性和耐波性运动耦合的六自由度弱非线性统一模型,对一艘ITTC ship A2渔船尾随浪下的骑浪横甩运动进行时域数值模拟。时域模型中,六自由度耐波性运动辐射绕射力采用切片理论计算,并由脉冲响应函数法转化到时域。非线性回复力和入射波力采用瞬时湿表面压力积分方法计算。操纵性运动基于MMG模型,依据统一理论将操纵性与耐波性运动进行耦合计算。文中应用此模型,对不同航速、波高和GM值下渔船在尾随浪中的运动进行时域模拟。通过分析,将结果分类为周期运动、骑浪横甩造成的倾覆、波浪中失稳造成的倾覆等运动模态,并进一步对各模态间发生的界限进行了探究。     

基于CFD的规则波顺浪数值水池模拟

基于CFD(Computational Fluid Dynamics)和粘性数值波浪水池技术,对顺浪航态的规则波波浪环境进行数值模拟,采用边界造波法进行波浪生成,VOF(Volume of Fluid)法模拟自由面。本文改进了传统的基于规则波的顶浪数值模拟方法,在特定波浪、不同航速条件下进行了顺浪航态的数值水池模拟。根据模拟呈现的动态效果,以及与Matlab仿真结果的对比,对试验的准确性进行验证。     

随机斜浪中船舶参数——强迫激励横摇运动计算

研究船舶随机斜浪中大幅参数激励非线性横摇运动的计算方法。将船舶稳性高度GM作为时域变化的随机参数激励，波浪力为随机强迫激励项，建立船舶在随机斜浪航行情况的参—强激励横摇运动微分方程。参数激励项的求解考虑了船体型线、纵摇、升沉及波浪运动对稳性高度变化的影响。分别取不同波高、航速、航向，计算出随机斜浪中船舶的时域横摇运动响应。计算结果表明，此方法可以用于计算随机斜浪中船舶的参—强激励横摇运动，据此分析随机斜浪对船舶横摇和倾覆的重要影响。     

The wet-towing resistance of the composite bucket foundation for offshore wind turbines

The composite bucket foundation (CBF) is a new and environmentally-friendly foundation for offshore wind turbines. This foundation can be prefabricated in batches onshore followed by integrated transport and installation at sea. The structure itself has a subdivision air cushion structure that enables the foundation to float stably on the water surface and realize long-distance towing of the foundation. The mechanism of this air-liquid-solid coupling towing process is complicated, and the influence of the bulkheads on the towing resistance is not clear. In this paper, the influence of the subdivision structure on the towing resistance of the CBF is compared with the tow test in hydrostatic water. The structural motion characteristics and the change of the cushion pressure are also analysed. Experiments are used to verify numerical calculation results. The flow field difference between the CBF with bulkheads, the CBF without bulkheads and the real floating structure was analysed. The dynamic pressure coefficient was used to analyze the force at surfaces of different CBF's. For the tow test and numerical calculation of multiple CBFs, the optimal multi-CBF tow distance and towage number are obtained through the calculation of energy consumption rate.     

基于时域的桶型基础海洋平台结构-土壤相互作用分析

桶型基础是一种新型的海洋基础结构型式。在负压作用下的下沉过程中,其结构与地基产生了相互作用。本文从土壤的固结理论出发,应用有限元分析方法,考虑了渗流的影响,对桶型基础结构与土壤的相互作用进行时域分析。应用时域分析的计算结果与模型试验结果进行了比较,获得了比较好的结果。     

箱筒型基础防波堤基础筒土压力数值模拟研究*

通过将波浪荷载作用下箱筒型基础防波堤问题简化为平面应变问题,利用有限元数值模拟,分析在波浪荷载作用下防波堤基础筒壁的土压力分布和发展变化情况。数值计算表明:波浪荷载作用下港侧基础筒外土压力有显著增长,海侧基础筒外土压力有显著降低,是影响防波堤稳定的重要因素。中间隔墙内土压力变化微小,土体与防波堤位移大致相同。海侧基础筒港侧内墙和港侧基础筒靠海一侧内墙上土压力分别发生一定程度的降低和一定程度的增长。同时分析了用于稳定性简化计算的极限状态下各路径上的土压力近似分布。     

滩海油田采油平台防淘空措施探索

通过室内试验,讨论了采油平台的冲淘机理和防护措施,针对仿生海底、仿生林、抛石块、抛石子袋等防冲淘措施进行了方案设计和试验,完成了导管架式、桶形基础式、沉垫式三种采油平台的冲淘及防护试验,提出和完善了多层次抛石防护技术,并将研究成果成功地应用于海上防护工程。     

拖航工况下半潜平台撑杆波浪砰击敏感性研究

半潜式平台在拖行过程撑杆等细长结构承受的波浪砰击对结构安全影响较大，相关船级社规范中明确要求结构分析过程中需要考虑波浪砰击载荷。基于传统势流理论的数值方法已经被广泛的应用于浮式海洋平台的水动力和砰击载荷的研究，但是对于复杂的粘性干涉效应、波浪爬升、波浪破碎和波浪砰击等实际工程问题不能够运用势流理论准确模拟。非定常的计算流体力学CFD (Computational Fluid Dynamics)方法能够较为准确解决上述问题。因此，本文以982半潜式海洋平台为研究对象，采用计算流体力学中的动态重叠网格方法和流域体积域方法VOF(volume of fluid)，结合水池物理模型试验结果，对平台在拖行工况下撑杆的波浪砰击进行研究。主要对半潜平台撑杆在三种不同流速和风速的拖航工况下撑杆受到的砰击压力的敏感性进行了分析研究，分析波浪砰击下撑杆的瞬态砰击压强分布情况，得到波浪砰击压力危险区域，同时给出拖航工况下撑杆砰击压力系数的变化规律，为分析预报半潜式平台撑杆在复杂的拖航海况下受到的砰击压力提供了参考。     

渤海单立柱桶型基础平台冰振分析

桶形基础平台是一种新型的海洋结构,由于目前对该结构的研究集中在桶基失效及承载力方面,其抗冰振性能还很模糊。文章基于对渤海单立柱式桶基平台的多年现场监测,发现其冰振加速度响应显著,明显高于导管架平台结构。利用谱分析方法对一实际桶基平台进行了冰振疲劳寿命分析,计算结果表明,关键点疲劳寿命符合规范要求。最后,提出此类结构冰振抑制策略,为其结构抗冰设计提供依据。     

自施工式桶形基础平台着底稳性研究*

自施工桶形基础平台在海上受风、浪、流、冰等载荷作用,平台应有足够的着底稳性,以保证平台的作业安全。根据研究对象和环境参数,确定了工作水深17 m 的典型自施工式桶基平台主体结构形式,阐述了平台的抗滑稳性、垂向稳性和抗倾稳性计算方法,计算结果表明平台具有良好的着底稳性,平台在着底状态是安全的。     

筒形基础安装失败案例分析

结合现场筒形基础安装全过程,有针对性地记录安装失败的关键环节,利用筒形基础设计及理论知识对贯入力、负压贯入过程和土塞效应影响进行全面地剖析,带有建设性意见地提出了导致筒形基础安装失败的原因,对日后该形式海工结构物海上安装具有一定的工程借鉴意义。     

Research on the calculation method of penetration resistance of bucket foundation for offshore wind turbines

The cost of foundations for offshore wind turbines constitutes approximately 35% of the total cost of an offshore wind farm. The bucket foundations show significant potential due to their superior transportation and installation efficiencies compared to pile foundations, leading to potential cost savings for the foundation of up to 30%. For a bucket foundation to be installed successfully, the penetration resistance must be predicted. However, there is currently a lack of clarity on how to select a suitable calculation method for penetration resistance based on known geological parameters to guide construction. In order to evaluate the current methods of calculation for bucket foundation penetration resistance, this study combines theoretical calculation methods with two sets of practical measurement data from the field. The calculation methods of penetration resistance for bucket foundation are first reviewed and categorized. The applicability range of each method and the parameters needed for calculation are given. Next, according to the measured data in the process of penetration of bucket foundation on site, the evolution of compartment pressure, tilt angle, resistance and required suction in the process of penetration are analyzed. Finally, the reviewed methods are compared to the results of two practical projects in order to analyze the differences between them and make recommendations for the calculation technique. The findings can be used as a guide for calculating the bucket foundation's penetration resistance in complex geological conditions.