海洋机动浮标机电测控系统的设计

为克服锚系浮标只能在固定站位进行海洋环境观测的不足,研发了一种可以移动的无人海洋监测平台——海洋机动浮标,本文介绍了海洋机动浮标的总体结构,构建了机动浮标的机械结构模型,设计了机动浮标测控系统,叙述了机动浮标数据通信、运动控制以及机动浮标测控系统的人机界面,并给出了机动浮标在湖中测试的实例。通过本文工作可以发现海洋机动浮标具有自主地在较大区域开展海洋环境观测等能力,对于获取大范围的海洋环境信息具有较重要价值。     

水波色散方程的直接求解方法

在港口与海岸工程设计中,经常要求利用波浪周期和水深来计算波长,这需要迭代求解水波色散方程,不便于实际应用。如何利用波浪周期和水深来直接简单计算波长,是工程实践提出的需要解决的问题。许多学者提出了一些水波色散方程的近似求解方法,可利用波浪周期和水深直接近似求得波长,不需要利用计算机进行迭代计算。文中对已有的色散方程近似直接求解方法进行了总结和评述,并对各近似公式的相对误差进行对比分析。在此基础上,推荐了几种形式简单、精度较高的近似公式来计算波长。     

桁架式Spar平台与系泊/立管系统的全时域非线性耦合动态分析

开发了对浮式平台系统进行耦合动态分析的全时域程序。采用二阶时域方法计算水动力荷载,在此方法中,对物面边界条件和自由水面边界条件进行泰勒级数展开,利用Stokes摄动展开分别建立相应的一阶、二阶边值问题,而且此边值问题的计算域不随时间变化。采用高阶边界元方法计算每一时刻流场中的速度势,利用四阶预报校正法对二阶自由水面边界条件进行数值积分。在自由表面加入一个人工阻尼层来避免波浪的反射。对于系泊缆索/立管/张力腿的动力分析,在一个总体坐标系中对控制方程进行描述,采用基于细长杆理论的有限元方法进行求解。在耦合动态分析中,采用Newmark方法对平台和系泊缆索/立管/张力腿的运动方程同时进行求解。利用开发的耦合分析程序对一个桁架式Spar平台的运动响应进行了数值模拟,给出了平台的位移和系泊缆索/立管上端点的张力,并得到了一些重要结论。     

非粘接柔性管力学性能验证实验方法研究

非粘接柔性管是一种特殊的复合材料,由多种材料非粘接复合而成,相比粘接性柔性管,其可设计性、弯曲性、施工安装及回收利用有很好的优势。在海洋工程中,非粘接柔性管被大量的应用于海洋油气管道中。在风、浪、流等复杂的海况条件下,海洋油气管道的力学性能引起更多的关注。为了研究海洋油气管道的拉伸、弯曲以及压溃等力学性能,减少在海洋工程作业中的意外事故,需要对原型管子进行相应的验证试验。     

我国规范与美国《海岸工程手册》风浪后报计算的差异*

在缺少海洋水文观测资料的情况下,利用风浪后报推算设计波浪参数是工程上常用的方法。探究了我国现行《海港水文规范》中“深水风浪要素计算图解法”诺谟图存在的缺陷,并与美国工兵团新版《海岸工程手册》的波浪图解 后报方法进行了比较分析,所得结论对于我国海岸与近海工程的波浪后报计算具有重要参考意义。     

新型减震梁柱节点及其框架结构抗震性能研究

提出了一种新型减震节点型阻尼器,提高了节点及框架结构的抗震性能,并采用多尺度建模方法结合已有试验结果验证了其准确性,进而研究新型减震节点型阻尼器的抗震性能,并将其应用于钢筋混凝土平面框架结构.研究结果表明:设置新型减震节点型阻尼器后节点承载能力显著提高,耗能曲板环向开孔厚度为10和20 mm时梁柱节点的承载力较未设阻尼器的节点承载力分别提高8.3％和9.7％;将该新型减震节点型阻尼器应用于框架结构,能够有效降低结构的地震响应,当峰值加速度取为罕遇地震条件下的0.4 g时,耗能曲板环向开孔厚度设为1、2、4 mm时的有控结构顶点位移比无控结构分别减小53.8％、68.9％和70.4％,结构层间位移角最大值及底部剪力最大值均有明显减小.所提出的新型减震节点型阻尼器可有效降低结构的地震响应,为结构减震提供必要的参考和依据.     

基于AQWA的S-Spar平台动力响应分析

为了研究深水极端海况下带螺旋板的S-Spar平台的动力响应性能,基于三维势流理论和波浪的绕射/辐射理论,结合水动力分析软件AQWA,在频域内计算了单位波幅规则波作用下螺旋板导程分别为120 m、90 m和60 m的平台的动力响应,得到平台的附加质量、阻尼和运动RAO等水动力参数;基于频域分析结果,考虑随机波浪荷载及风、流的共同作用和系泊缆是否破断的工况,计算了系泊于1 500 m水深的螺旋板导程为120 m的平台在极端海况JOHNSWAP谱作用下的动力响应,并与不带螺旋板平台的动力响应进行了对比.分析结果表明:不同螺旋板导程的平台垂荡方向上的附加阻尼差异较大;在极端海况下,螺旋板导程为120 m的S-Spar平台的运动响应满足要求;螺旋板存在时会大幅增加平台的首摇运动幅值,忽略螺旋板可能会高估平台的首摇运动性能;不带螺旋板的平台的系泊缆张力幅值偏大,忽略螺旋板可能会高估系泊缆的极限张力.     

复杂水流环境下系泊船的水动力特性研究

为研究深水码头复杂水流条件下系泊船的水动力特性, 利用 CFD 软件 STAR-CCM+对系泊船模型的粘性流场进行瞬态数值模拟, 通过求解 RANS 方程和 Realizable k-ε 湍流模型获得船舶水流作用力。 在无波浪定常流作用下, 系泊船姿态最终保持稳定, 可用固定船舶近似代替系泊船进行模型简化。 在完成网格无关性和数值模型合理性研究的基础上, 对不同流速、 不同流向角度以及流向沿水深变化的复杂水流条件下船舶的水动力进行预报, 探讨不同水流条件下系泊船纵向力、 横向力、 艏摇力矩的变化规律, 研究成果可为复杂水流环境下系泊船的布缆及相关工程设计提供参考。     

复杂流态下系泊船的水动力特性研究

为研究复杂流态下系泊船的水动力特性, 在最佳系缆方式未知的情况下, 通过约束船舶横荡、 纵荡、 艏摇三个方向的运动近似替代缆绳的约束作用, 建立系泊船简化模型。 在完成网格无关性和数值方法可靠性验证的基础上, 对常规流态以及复杂流态下系泊船的粘性流场进行数值模拟, 分析系泊船水动力系数和运动响应的变化规律。 结果表明： 随着水流流速的增大, 纵向力系数变化受到水流流向角的影响明显, 横向力系数及艏摇力矩系数变化较小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 随着水流流向角的增大, 纵向力系数变化较为复杂, 横向力系数增大, 艏摇力矩系数先增大后减小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 复杂流态下和一定流向角水流下系泊船的水动力系数和运动响应较为相似。     

船舶工业对经济增长贡献的实证分析

根据我国船舶工业的发展情况,运用菲德模型分别分析船舶工业对经济增长的直接作用和溢出作用,得出我国船舶工业对经济的溢出作用显著,而直接作用为负,且船舶工业部门的要素边际生产力低于非船舶工业部门的结论,从而提出船舶工业增强科技创新能力、提高要素使用效率和加强产业集聚的对策建议。