FPSO内孤立波载荷实验观测及理论预报模型研究

利用大型密度分层水槽开展了下凹型内孤立波作用在FPSO上的载荷特性系列实验;并依据实验工况,考虑KdV、eKdV和MCC内孤立波理论的适用性条件,数值研究了FPSO内孤立波载荷成分构成;基于实验结果和载荷成分构成,建立了FPSO内孤立波载荷的理论预报模型.研究表明:FPSO内孤立波水平载荷由粘性力和Froude-Krylov力组成,而垂向载荷主要为垂向Froude-Krylov力;Froude-Krylov力可通过动压力沿FPSO浮体湿表面积分得到,粘性力则通过经实验回归的摩擦系数Cf、形状修正因数K乘以内孤立波诱导水质点切向速度沿FPSO浮体湿表面积分得到.系列实验结果得出:摩擦系数Cf和形状修正因数K与雷诺数Re、KC数和流体层深度比h1/h有关;摩擦系数与Re呈自然对数关系;而形状修正因数K与KC数呈幂函数关系.理论预报模型预报的水平载荷、垂向载荷结果均与系列实验和数值结果吻合较好,并且发现随着内孤立波振幅的增加,载荷幅值近乎线性增加,而且上层流体深度对水平力幅值有明显的影响.     

“穷举法”在油船货油舱分舱优化设计中的应用

为实现油船货油舱分舱优化,以一艘大型油船为例,根据MARPOL公约和共同结构规范(HCSR)的要求,在主尺度、船型和货油舱总舱容确定的情况下,以最小静水弯矩为优化目标,基于"穷举法"编制优化货油舱横舱壁位置的应用程序。实际应用结果表明,该程序可运用到油船的分舱优化中,能达到快速、合理地分舱,提高设计效率的目的。     

绞吸挖泥船三缆定位系统设计

三缆定位系统是绞吸挖泥船的重要定位设备之一，对施工作业能力和船舶安全性方面都有着重要影响。针对三缆定位系统的设计问题，从系统的主要组成、工作原理及设计流程等方面进行论述，形成不同工况下三缆系统所承受的外荷载计算流程，采用频域分析和有限元分析等方法，分析得出缆绳张力的变化规律及筒体结构的受力特点，提出缆绳选型及局部结构设计方法。结果表明，各种工况下，缆绳张力随风速增大而增大，且在同等风浪条件下，处于挖泥作业工况和避风工况的缆绳张力区别较大，应综合考虑。此外，在三缆定位的设计过程中，须对受力较大部位进行特殊考虑与重点加强。     

多成份缆索静力特性测量及调整

针对一工作水深为160m的转塔式FPSO的系泊缆索,研究了在空气中测量和调整多成份系泊缆索静力特性的方法,并在模型试验水池中测量了经过调整的系泊缆索的静力特性,其结果与期望值符合程度令人满意.因此,可认为采用此法测量及调整多成分缆索的静力特性是适宜的.     

船冰相互作用研究方法综述

船舶在冰区航行以及海洋结构物在冰区的运营中,结构物与海冰的相互作用是一个关键问题。由于海冰的材料特性复杂,目前对于相关问题的了解有限,开发有效的本构模型以及对数值方法应用的改进是船冰作用研究的关键。文章对近年来船冰作用问题的研究方法进行了总结。船冰作用的主要研究方法包括试验法、有限元法、离散元法和概率法。通过试验能够获得最直接的数据,同时也是建立海冰本构模型的基础,但试验成本高昂;有限元法理论基础扎实,商业软件较多,方便实现,但在模拟冰的脆性破碎和碎冰大尺度移动方面能力有限;离散元法能够更好地模拟冰的破碎与离散的特点,但目前该方法的开发应用不够完善;由于冰的某些特性如内部缺陷大小和方向具有随机性,因此概率法也被认为适于研究冰的部分问题。     

南海极浅水下浮式平台锚泊系统数值计算和模型试验对比

依托南海近岛礁地形,设计了一套悬链线式平台锚泊定位系统。通过数值计算结果和模型试验结果进行对比,分析该锚泊系统的定位能力。试验模拟了各种风浪流等海洋条件,详叙了模型试验的具体过程。通过对比分析数值计算和模型试验的统计数据,分析数据差异的原因,以期较为准确地预报该半潜平台作业时的运动和受力情况,同时也验证了所设计锚泊系统的可行性,为今后新平台和新锚泊方式的开发设计提供依据。     

机械和螺旋桨振动噪声作用下的物探船水下辐射噪声数值预报

探讨了考虑机械噪声和螺旋桨噪声共同作用下物探船水下辐射噪声有效计算方法,采用基于结构有限元-声学边界元的声固耦合模式直接一体化计算水下总辐射噪声级。建立了某物探船整船三维结构有限元模型以及流体声学边界元模型。在船体总振动响应分析基础上,将螺旋桨噪声以点声源的形式与机械振动源同时输入到统一声学环境中求解,对物探船水下辐射噪声进行数值预报,给出了物探船辐射噪声指向特性,并比较了两类噪声源一体化计算方法与直接叠加合成方法在物探船水下辐射噪声计算结果的差异。研究表明,采用机械噪声与螺旋桨噪声直接叠加合成总辐射声级的方法在工程精度上可接受,但一体化计算是更合理的处理方式。     

船用钢板移动电磁感应加热温度及变形特性

采用带间隙双回路反向电流(ODIG)感应器作为热源,基于ANSYS多物理场耦合数值模拟方法,结合感应器及周围空气动态移动方法,建立移动式电磁-热交互耦合数值模拟模型。将获得的瞬态温度作为载荷,进行热-弹塑性数值分析,研究船用钢板移动电磁感应加热温度分布和变形分布。分析不同工艺参数(感应器与钢板间隙g、钢板厚度H、电流频率F、电流峰值I_(peak)和移动速度v)对热成形(最高温度T_(um)、宽度b和厚度h)和变形(横向收缩δ_z和横向角变形θ_z)特性的影响。结果表明:温度云图为带预热的双椭圆外形;影响热成形特性的主要因素为I_(peak)、v和g;影响变形最主要的因素是I_(peak)和H。     

承受搁置脚载荷的舰船甲板纵骨设计方法

某些设备搁置在甲板上的搁置脚为金属结构,此时与甲板接触区域压力分布具有不均匀性,直接进行均布载荷作用下的线弹性计算不合适。本文采用有限元软件进行非线性接触计算,通过数据处理,得到甲板纵骨接触力分布规律,即甲板纵骨接触力的分布主要集中在3个部位。在此基础上,建立了三力平衡模型,提出了3个力分别对应的计算公式,并通过多跨梁简化模型验证了其合理性。     

非线性混合海况下近海风机塔筒底部载荷的动力响应

本文主要研究在非线性混合海况(即风浪和涌浪组合海况)下,以NREL 5MW_Baseline Monopile近海风机为研究对象,对其塔筒底部(基线)所受到的剪力和弯矩载荷的动力响应进行仿真。在近海风机的时域仿真中,选用了Ochi-Hubble六参数波浪谱,并编制了该谱的程序嵌入到FAST中进行编译。计算过程中,共进行了20次10 min的仿真分析。对于得到的短期载荷,给出了波高程,塔筒底部首尾向剪力和弯矩在线性与非线性不规则波作用下的时程曲线对比图。采用分块最大值法对每一次的短期载荷提取极值,并基于20次仿真所得的极值,给出了塔筒底部首尾向剪力与弯矩在线性与非线性不规则波作用下的超越概率曲线对比图。研究表明,在非线性混合海况下进行近海风机塔筒底部载荷的动力响应研究,计算结果对工程实际应用具有指导意义。