不同海况下风浪对船舶排气扩散的影响研究

针对船舶航行过程中污染气体的排放和再吸入问题。基于开源CFD代码OpenFOAM，采用内外场混合算法模拟船舶在不规则波浪中的运动，采用多组分气体扩散模型模拟风口气体的排放与扩散，将两者相结合对船舶在波浪中航行时的气体扩散进行数值仿真。在固定船舶排风口排气速度、新风入口进气速度以及船舶航速的前提下，分别模拟了四、六、九级海况下的船舶航行运动，研究了不同海况及风速下船舶运动对排气口气体浓度扩散所产生的影响，以及对新风入口处气体再吸入率的作用。     

半潜式平台发电机排气系统烟气扩散数值仿真研究

针对无限空间内高温气体射流问题的特殊性,采用敏感性分析方法处理某深水半潜式平台排气系统烟气扩散分析的数值模型范围与边界条件设定。介绍湍流模型、组元输运、热交换和浮力驱动等模型。采用计算流体动力学方法模拟多种不同风速条件下平台烟气扩散及温度分布情况,通过数值仿真结果,归纳总结不同风速条件下烟气呈现出的四种典型扩散模式和温度分布规律,并对某些风速下出现的进气口高温危险情况的降温方案进行可行性研究。     

月池对FDPSO水动力性能的影响分析

采用数值模拟的方法,分析了不同尺寸、位置、吃水的月池对FDPSO船体附加质量和阻尼系数的影响。建立FDPSO三维水动力模型,采用水动力计算软件AQWA,研究了月池在不同尺寸、位置、吃水情况下对FDPSO横荡、垂荡、横摇附加质量和阻尼力的影响。结果表明：月池内流体的“活塞”振荡会增大船体的垂荡运动;FDPSO船体附加质量和阻尼力在频域范围内存在极值,垂向附加质量和阻尼力极值对应的波浪频率位置与月池尺寸、吃水有关,与位置无关。     

月池对浮式钻井生产储油轮水动力系数的影响分析

采用数值模拟的方法,分析了不同尺寸、位置、吃水的月池对浮式钻井生产储油轮(FDPSO)船体附加质量和阻尼系数的影响。建立FDPSO三维水动力模型,采用水动力计算软件AQWA,研究了月池在不同尺寸、位置、吃水情况下对FDPSO横荡、垂荡、横摇附加质量和阻尼力的影响。结果表明,月池内流体的"活塞"振荡会增大船体的垂荡运动;FDPSO船体附加质量和阻尼力在频域范围内存在极值,垂向附加质量和阻尼力极值对应的波浪频率位置与月池尺寸、吃水有关,与位置无关。     

气体FPSO上部模块火灾场景数值分析

针对火灾情况下的温度变化问题，以气体FPSO平台为例，选取该海域常见海况，研究不同风速、风向下的喷射火模拟。采用基于流体动力学（CFD）的火灾动态模拟（FDS）软件进行喷射火模拟，研究喷射火场景下平台上部模块的火场及温度场分布规律，并探寻不同风速、风向对火场的分布规律影响。对火焰形态进行研究发现，火焰沿风向飘移，当喷射火为垂直喷射火时，火焰作用于甲板上的面积与风速大小成反比。对温度场进行研究发现，温度场的分布与火焰的分布规则基本一致，甲板上的高温区域位于泄漏口上方甲板顺风向的位置，且风速越大，高温区域距离泄漏口在甲板投影的位置越远。由于风速大会加快结构与外界的热交换，因此，风速越大，甲板上的温度场面积越小，最高温度越低。模拟结果对于气体FPSO上部模块发生喷射火灾时的消防与救灾抢险具有指导意义。     

海上油气泄漏与扩散场景数值分析

海上油气装置发生气体泄漏并经过一定程度扩散后极易被点燃而发生爆炸事故.该文针对一个海上油气处理模块选取多组不同泄漏速率与风速组合下的泄漏扩散场景建立CFD模型进行分析,深入讨论了气体浓度的分布与形成规律,并选取可用于爆炸分析的重要指标"等效化学计量气体云体积"作为分析对象,深入分析其随时间的变化规律,发现气体扩散后的浓度分布均可以在一定时间后达到稳定状态,等效化学计量气体云体积不再变化;另外还探讨了泄漏速率以及风速等关键参数对特征气体云体积的大小以及形成时间的影响规律,获得的相关规律可用于类似场景的参考;最后对爆炸分析时泄漏扩散场景的选择提出了相关建议.     

新型深水多立柱FDPSO流场特性及水动力性能研究

文章基于分离涡数值模拟法对不同来流速度和不同来流方向下FDPSO水动力系数（包括阻力系数、升力系数和压力系数）进行了数值模拟和分析。主要结论如下：升、阻力系数时历曲线表现为“脉动性”,由于上游立柱周期性尾涡作用,导致下游立柱阻力系数较上游立柱系数略大;下游立柱升力系数周期性强于上游立柱。由于浮箱布置不同,串列与并列浮箱之间阻力系数与升力系数表现不同。由于P5位于P1“屏蔽区”,导致P5阻力系数较P1阻力系数小;而P6受到P8尾流作用,导致P8阻力系数较P6大。由于并列浮箱之间流体排斥性作用,导致P3和P7、P4和P6升力系数均值为一正一负,但P4和P6所受升力系数较P3和P7要大。由于流场三维特性与尾涡各向向异性特点,导致不同截面下压力系数为“W”型变化趋势,表现出驻点/尾涡撞击点、边界层附着区和尾涡分离区域。     

长江宜都港区溢油风险数值模拟

内陆江河航道发生船舶溢油事故对沿岸生态系统与周边居民健康威胁大,为研究长江航道溢油的漂移扩散规律,建立宜昌市宜都港区二维水动力模型并对其流速、水位进行验证后,耦合油粒子模型模拟溢油的运动过程。模拟结果表明:在SSW风向、1.0 m/s风速条件下,丰水期油膜漂移扩散的速度较枯水期快,油膜面积小,对下游取水口以及水源保护区产生持续污染的影响时间短;枯水期油膜在沿岸发生聚集后对下游取水口与保护区产生持续污染影响。模型可为宜都港区的溢油事故应急响应提供理论依据,对模拟预测内陆江河航道的溢油漂移扩散现象具有一定的指导意义。     

大型LNG船发电机室的燃气管线泄漏分析

[目的]目前,由双燃料发动机组成的电力推进系统是大型液化天然气(LNG)船的主流推进方式,必须对爆炸性可燃气体进行安全可靠性的定性、定量评估,以规避潜在风险。[方法]以某双燃料电力推进大型LNG船发电机室为研究对象,对其内部不同区域的燃气(天然气)泄漏工况进行模拟分析。根据泄漏发生的形式、位置和速率等定义危险泄漏工况,选择雷诺应力模型为湍流模型,采用计算流体力学(CFD)软件Fluent对发电机室燃气供应管线的5个泄漏点进行持续泄漏模拟计算,并将泄漏扩散结果与舱室通风的流场速度分布相结合,得到不同区域发生泄漏后的天然气扩散趋势和浓度分布。[结果]根据仿真模拟结果优化了可燃气体探测器布置方案,并明确了排气风机无需进行防爆设计。[结论]研究结果可为有限空间内通风条件下的可燃气体泄漏事故分析防范提供参考,并且适用于燃烧爆炸破坏的定量评估,用以指导结构强度设计。     

LNG液舱翻滚事故时透气桅泄放后果定量分析

文章基于20000 m^(3)液化天然气(LNG)运输加注船采用火灾爆炸分析(FEA)方法基于DNG-GL PHAST软件对不同风速、风向、大气稳定度下透气桅泄放事件进行可燃气云扩散、火灾热辐射模拟研究。结果表明:风速和大气稳定度对可燃气云扩散有影响,在同一大气稳定度下,风速越大,50%可燃下限浓度(LFL)水平扩散范围越远,透气桅泄放造成的喷射火热辐射影响越大;在同一风速下,大气越不稳定,50%LFL竖直扩散距离越高,但喷射火热辐射影响距离一样。     

风场作用下趸船区域溢油动态模拟研究

以舟山定海港区某油库码头为背景建立了风场作用下的趸船区域溢油动态模型。针对趸船区域可能产生油品溢漏的位置,对趸船区域的溢油运动情况进行了模拟分析。模拟结果显示,当泄漏油品为柴油(850kg/m3,0.003825Pa·s)、泄漏点宽度为0.5m、油品泄漏速度为1m/s时,受风场作用,发生在趸船附近的溢油事故,其溢漏油品不仅随潮水运动流动,还会大量的在码头与岸线之间的区域及码头两端部附近产生积聚。在进行溢油事故快速控制和污油回收时,需要重点针对该区域进行监控防治。     

浮式生产装置LNG预冷天然气分液罐泄漏扩散模拟研究

针对海洋工程中重气的泄漏而导致严重后果的问题,归纳国内外的重气研究结论,基于海上浮式生产装置的预冷天然气分液罐,建立了不同风速场、不同宽度的分液罐泄漏模型,对其进行了重气泄漏后的扩散模拟,得到了扩散后影响的区域结果,并提出了改进措施,为海上浮式生产装置的安全保障提供指导。     

特种筒形桅杆风压试验

锥形筒形桅杆是一种新型桅杆 ,由于其结构的特点 ,风载可能对它产生较大的威胁。通过四面锥状筒型桅杆的风洞试验 ,研究了桅杆模型在不同风向下 ,在雷诺数 1 .7× 1 0 5 Re 7.8× 1 0 5的范围中 ,其周向与轴向的表面压力分布 ,给出了桅杆模型表面压力系数沿周向与轴向的变化规律 ,并作了分析 ,阐明了其与风向、雷诺数之间的关系。通过桅杆模型表面压力的周向积分 ,得到了模型的升力与阻力 ,导出升力系数与阻力系数 ,并分析了二者随雷诺数及风向的变化规律。试验分析结果表明 :压力系数沿轴向的分布不均匀 ,靠近桅杆模型的中间部位 ,压力系数较大 ;在桅杆模型的两端 ,压力系数较小。压力系数沿周向的分布与风向有关 ,在迎风面上 ,压力系数最大 ,在背风面上 ,压力系数最小。升力系数与阻力系数也与风向密切相关 ,并且随着风向的变化 ,有较大的变化。在筒型桅杆设计中 ,应充分考虑到风向变化所引起的风载变化。     

基于PHAST的CNG运输船装卸载过程气体泄漏后果评估

运用DNV PHAST软件模拟CNG运输船装卸载过程气体泄漏的扩散过程,以及对CNG运输船装卸载过程气体泄漏发生喷射火、闪火、蒸气云爆炸事故后果进行评价,选取最危险的工况对事故开展模拟,定量分析火灾的热辐射影响范围和爆炸冲击波的超压影响范围。针对模拟结果,提出一些CNG运输船舶装卸货物时的预防措施以及CNG接收站周边设施建设的相关建议,进而提高CNG运输船的安全性和运行的可靠性。     

瓯江口航道海域溢油扩散数值模拟

首先建立了瓯江口海区平面二维潮流数学模型,根据现场实测资料对该数学模型进行验证.在此基础上对该海区的潮流场进行模拟,为溢油模型提供水动力基础数据,然后利用MIKE21 SA溢油模型对溢油泄露事故进行影响预测.研究结果表明,风的条件因素对油膜漂移轨迹的影响较大.在潮周期的不同阶段发生溢油事故时,溢油油膜漂移轨迹可能完全不...     

深水平台上层模块海上吊装多浮体响应分析

海上吊装操作是平台海上安装作业中的重要一步,深海吊装操作面临着恶劣海况的考验。对于海上吊装操作过程中的多浮体相互干扰运动,采用了时域数值纽马克方法求解,选定JONSWAP风浪谱进行随机海况模拟。重点研究了不同浪向组合对多浮体运动响应的影响,提出安全作业浪向。在安全海况下进行了不同风速影响的研究,提出安全作业的风速范围。在安全作业海况下进行了吊装操作模拟,证实吊装操作能平稳进行,对海上吊装操作安全顺利进行具有重要意义。     

Simulation of the oil spill processes in the Sea of Japan with regional ocean circulation model

A simulation of the movement of spilled oil after the incident of the Russian tanker Nakhodka in the Sea of Japan, in January 1997, was performed by a particle tracking model incorporating advection by currents, random diffusion, the buoyancy effect, the parameterization of oil evaporation, biodegradation, and beaching. The currents advecting spilled oil were defined by surface wind drift superposed on the three-dimensional ocean currents obtained by the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory modular ocean model (GFDL MOM), which was forced by the climatological monthly mean meteorological data, or by the European Center for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) daily meteorological data, and assimilated sea surface topography detected by satellite altimeter. A number of experiments with different parameters and situations showed that the wide geographical spread of oil observed is not explained by wind drift alone, and that including the simulated climatological currents gives better results. The combination of surface wind drift and daily ocean currents shows the best agreement between the model and observations except in some coastal areas. The daily meteorological effect on the ocean circulation model results in a stronger variability of currents that closely simulates some features of the nonlinear large-scale horizontal turbulent diffusion of oil. The effect of different parameterizations for the size distribution of model oil particles is discussed. Received for publication on July 26, 1999; accepted on Nov. 17, 1999     

海底输气管道泄漏风险定量分析

由于海底管道工作环境的恶劣性，其失效概率较高，一旦发生泄漏事故，后果严重．本文以某一海洋平台周围海底输气管道为背景，运用海洋工程领域风险评估软件NEPTUNE对不同破损情况下天然气泄漏扩散的情况进行了模拟，计算了泄漏气体点燃概率，预测了泄漏天然气爆炸事故的危害半径，其分析结果对海底管道油气泄漏扩散范围的预测及油气点燃概率计算方法的研究具有一定的参考作用．