新型多筒式FDPSO概念设计及其系泊系统分析

  目的  为了设计造价合理、性能高效的系泊系统,研究不同系泊系统对波能发电装置（WEC）的能量摄取（PTO）能力和定位性能的影响。  方法  选择一典型的两刚体点吸式WEC装置为研究对象,采用WEC-Sim和MoorDyn开源代码设计两类系泊系统,一类采用锚链,另一类采用锚链和聚酯缆绳所组成的混合缆。通过对这两类系泊系统进行时域分析计算,获得WEC位移响应以及PTO装置响应和系缆张力响应。  结果  结果表明：系泊系统对浮子位移响应的影响很小,但对Spar式底板的影响明显;对于针对线性阻尼型WEC,系泊系统对PTO响应的影响可以忽略不计;在工作海况下,混合缆系泊系统的张力比锚链系泊系统中同一位置处的更低。  结论  该研究可为波能发电装置的系泊设计提供参考。     

新型波能发电装置的模型设计及试验研究

为了开发和利用海洋中蕴含的波浪能,设计了一种以漂浮浮体作为波能采集装置的新型波能发电系统。此新型漂浮式波能发电装置与其他波能发电装置相比,具有结构简单、适用性强、维护方便、不受水深限制等优点。采用理论分析与模型试验相结合的方法,研究浮体初始吃水深度和入射波波高变化对波能采集浮筒运动的影响。实验结果表明：波能装换效率达到12.17%,验证了模型试验设计的可行性,并对漂浮式波能发电装置的实物设计具有指导意义。     

偏心摆子发电装置系泊系统的动力学分析

基于凝集质量法,运用水动力分析软件OrcaFlex对偏心摆子发电装置的系泊系统进行动力学分析。通过分析缆索张力特点得到了关于缆索静态分析求解公式简洁的推导过程。针对不同材料缆索的4点系泊系统,分析了发电装置的横摇、纵摇以及缆索上端有效张力和不同水深张力曲线。发现缆索材料对发电装置的横摇和纵摇没有影响,随着时间的增加,处于上风向的端部节点张力会变得越来越大,而下风向的张力值仍然较小且呈明显的波动变化,而且缆索张力的变化特点与缆索材料有关,得出的结论对实际工程具有一定的指导意义。     

单自由度浮式圆柱形波能发电装置的水动力计算

单自由度浮式圆柱形波能发电装置以其体积小、安装方便、维修容易成为现行的研究热点。为探讨浮筒的运动响应与入射波频率的关系,在对波能采集浮筒理论分析的基础上,借助Matlab工具,使用理论分析和数值模拟相结合的方法对入射波下波能采集浮筒的运动响应特性进行综合分析,得到了圆柱形浮筒位移响应幅值、速度响应算子、加速度响应算子与入射波圆频率的关系,为将来工程应用提供理论参考。     

浮式生产储油装置（FPSO）及其系泊系统

一浮式生产储油装置(FPSO)的发展二十一世纪是海洋世纪,开发海洋已成为全球产业进步的重要标志,海洋经济也成为国民经济的新增长点。世界海上油气开发支出分析表明,全球在深水(深度超过500 m)方面的资本支出将由2001年的56亿美元,增至2005年的106亿美元,主要用于深水平台、浮式     

波浪驱动下系泊箱式浮体运动响应及系泊力的影响因素分析

针对系泊浮体缆索系泊力求解精度稍显不足的现状,建立一个由光滑粒子流体动力学（SPH）方法耦合MoorDyn动态系泊缆索模型求解系泊浮体运动响应及系泊力的数值模型。通过与实验数据的对比,验证了所建立的耦合求解数值模型对于研究系泊箱式浮体的运动响应及系泊力问题具有较好的适用性和较高的精度。在此基础上,系统探讨科勒根-卡彭特数（KC数）、波陡δ等波浪参数对单个系泊箱式浮体运动响应及系泊力的影响规律。再以单个系泊箱式工况作为参照,详细探讨浮体之间间距d’对于上游及下游系泊箱式浮体的运动响应及系泊力的影响规律。     

船舶潮流能发电装置增速机构

潮流能是一种重要的清洁能源,与其他能源相比,潮流能具有很多方面的优点。船舶通过安装潮流能发电装置可以对潮流能进行有效利用,达到减少污染,提高能源利用率的目的。但是由于潮流能的特性以及发电机的自身因素,电机转速一般比较低,要达到发电机额定的转速,必须通过增速机构来实现。本文对船舶潮流能发电装置进行设计与研究,重点设计装置中的增速机构。     

内部摆式波能转换装置的水动力特性分析

文中基于势流理论分别建立了内部摆式波浪能量转换装置的频域和时域分析模型。文中模型可以求解装置运动过程和能量俘获效率。应用频域分析模型,开展了活塞阻尼、活塞刚度、线性系泊刚度和波浪频率对俘获能量影响的系统研究,给出了波能转换装置的最优参数范围。对于满足线性约束下的小幅度运动装置,开展了时域模型和频域模型的对比计算研究。通过对比时域模型和频域模型的运动幅值计算结果,验证了两模型的一致性和正确性。     

极浅水多体波浪能发电装置锚泊系统设计

采用三维势流理论对多体波浪能发电装置进行频域水动力计算,分析极浅水效应和多体间相互作用对单体发电装置的水动力性能的影响。利用Orcaflex软件建立多体波浪能发电装置数值模型,浮体间采用铰接进行连接,并利用弹簧单元模拟发电液压缸的弹性阻尼作用。为极浅水多体波浪能发电装置设计合理的锚泊方案,采用时域动态耦合方法进行分析,同时考虑极浅水效应、多体影响和二阶低频力,根据API规范对自存工况下的锚泊缆强度进行校核,并对确定选用的锚泊方案进行敏感性分析。通过对计算结果进行分析,发现在进行浅水多浮体锚泊设计时,低频波浪载荷、多体相互作用和海底摩擦不可忽视;对于极浅水的锚泊系统设计,Lazy wave 型锚泊形式优于传统悬链线式锚泊。上述研究工作为近海极浅水海域新型海洋能发电装置锚泊系统的设计提供了新的参考和思路。     

离岸式波浪能发电装置锚泊系统研究进展

基于国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统研究现状,介绍了锚泊系统的组成,结构形式的分类以及相关的研究方法,并分析各自的优缺点,综合国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统的实例,丰富了锚泊系统的设计基础知识,有利于掌握国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统方面的最新研究动态,形成科学的系统的设计方案。     

波浪作用下大型开敞式码头系泊船舶撞击能量研究*

为研究大型开敞式码头泊稳条件,采用理论结合物理模型试验分析的方法,研究大型开敞式码头系泊船舶在波浪作用下的船舶撞击能量。通过分析船舶撞击能量随波高、周期、水深以及船舶特性等要素的变化规律,提出经验公式解析式,通过大量的物理模型试验数据分析,确定出系数,给出完整的系泊船舶撞击能量经验公式,最后进行了算例验证,结果表明该经验公式是合理的。     

波浪与系缆方式对系泊船舶响应的影响研究

系泊船舶响应的影响因素很多,且十分复杂。针对影响系泊船舶响应的主要因素（波浪和系缆方式）开展研究,通过船舶系泊物理模型试验,研究波浪条件及系缆方式对系泊船舶响应的影响规律,其中波浪条件包括不同的波向及波浪周期,系缆方式包括不同缆绳配置（有无缆尾索）和不同系缆布置方案。研究结果表明,45°斜向浪作用下系泊船舶的运动量和系缆力均明显小于横浪作用下的结果;试验波浪周期范围（T=3.5~6.0 s）内,系泊船舶的运动量和系缆力均随着波浪周期的增大而变大;从船舶系泊安全角度看,设置缆尾索是有利的;码头前后沿共同系缆布置可明显提高船舶系泊（非装卸作业时）的抗风浪流能力。     

新型深水绷紧式系泊系统动力特性分析

通过对工作水深为1 500 m的新型绷紧式系泊系统中单根系缆进行动刚度和动张力计算,并与静刚度下计算结果比较,说明了在合成纤维系缆数值计算中考虑其动刚度特性的必要性;传统动刚度计算中将整条系缆作为直线考虑,假定系缆上的应力和应变处处相同,不考虑系缆自身重量,且忽略流体动力作用,这些假设和忽略降低了计算精度;基于集中质量法建立了系缆的动力学模型,提出采用分段动刚度方法通过迭代计算各缆段上的动刚度和动张力,并考虑了系缆自身重量、流体动力和海流等因素的影响;由于传统方法中取预张力作为平均张力计算会降低精度,于是提出基于统计的方法计算各缆段的平均张力,并用于该缆段动刚度的计算。该研究对于绷紧式系泊系统的数值分析和工程应用具有重要的意义。     

深水复合锚泊线动力特性比较分析

为了研究复合锚泊线的动力特性,文章对完全相同的两根复合锚泊线,保持其他条件不变,用聚酯纤维系缆代替钢索,使锚泊线顶端张力-静位移特性曲线基本一致,然后采用数值模拟的方法对整根复合锚泊线的动力特性进行比较分析。比较两种复合锚泊线的自振频率、复合刚度和锚泊阻尼。建立复合锚泊线的二维非线性有限元动力分析模型,基于Del Vecchio(1992)提出的经验公式,采用迭代的方法计算复合锚泊线的刚度,比较上部平台分别发生慢漂和波频运动时刚度的变化。锚泊线和海床之间的接触作用基于刚性海床假定,基于Morrison公式计算锚泊线的惯性力和拖曳力荷载,给定上部平台运动时程后在时域范围内进行复合锚泊线的动力分析,通过计算锚泊线从平台运动中吸收的能量,得到锚泊系统的阻尼,比较上部平台分别发生慢漂和波频运动时阻尼的变化。     

基于动态系泊软件的泊位敏感性分析及不可作业时间研究

以非洲某港为例,将影响船舶作业的风、浪、流等主要因素进行敏感性分析,找出各影响因素的特点及规律,确定典型工况计算数量,使用MIKE21MA软件进行系泊分析,将计算结果与控制标准进行比较,通过与波高、周期联合频率分布结合推算不可作业时间。结果表明：单考虑系泊条件,完全不稳定系泊时间占9.41%（37 d）,瞬时不稳定系泊时间占41.4%（148 d）,完全稳定系泊时间占49.19%（约180 d）;本工程确定不可作业时间的方法可推广至类似的受长周期波影响的码头工程,敏感性分析可以在有限资源条件下,减少计算组次、提高计算效率。     

锚泊辅助动力定位研究与进展

  目的  为优化布锚夹角并满足锚泊线的强度要求,提出一种计算锚泊系统静回复力的方法。  方法  使用该方法,研究布锚夹角对平台静回复力、艏向变化及锚泊线受力均匀程度的影响。利用改进的遗传算法,优化布锚夹角,并从2个方面提高算法精度：一是通过对3种因素（静回复力大小、静回复力对扰动方向的敏感程度、锚泊线的受力均匀程度）的影响分析人为生成初始种群;二是结合自适应算法加强局部搜索能力。  结果  结果显示,改进后的遗传算法拥有更高的优化精度,把优化后的结果反馈给锚泊系统受力模型,可降低锚泊线对破坏强度的要求。  结论  所做研究可为锚泊系统布锚夹角及锚泊线材质的选择提供参考。     

系泊系统的时域仿真及其非线性动力学特性分析

应用时域仿真的方法研究了系泊系统的非线性动力学特性。以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度的运动微分方程。在此数学模型的基础上,建立了系泊系统的多自由度的计算机仿真模型。在风浪流联合作用的情形下,对一艘单点系泊油轮的动力学行为进行了仿真研究。以潮流速度和系缆程度为分岔控制参数,在参数平面上给出了局部分岔集。研究表明,系泊系统的动力学行为具有强烈的非线性特征。在仿真过程中观察到了吸引子的共存和Hopf分岔。局部分岔集将参数平面分为3个系统动力学行为本质不同的区域。极值系泊力水平与系泊系统的动力学行为有着密切的关系。对于单点系泊船舶而言,顶风顶浪顶流的状态并不一定是最为危险的工况。局部分岔集的确定为系泊系统参数的选择提供了决策依据。