用源分布方法求解浅水中二维任意剖面在自由表面上垂荡的附加质量和阻尼系数

用源分布方法求解了二维任意剖面在浅水中垂向振荡问题，计算了系列60方型系数0.7船型剖面在不同水深吃水比情况下的垂荡水动力系数，讨论了水深对水动力系数的影响，并与Frank无限水深的结果作了比较。研究结果表明，水深对二维船型剖面水动力系数具有较大的影响。这种影响在水深吃水比小于5.0时已相当明显，当水深吃水比小于2.0时将变得显著。另外，水深对水动力系数的影响与振荡频率有关，并且在低频处更为明显。     

用源分布方法求解浅水中二维任意剖面在自由表面上垂荡的附加质量和阻尼系

用源分布方法求解了二维任意剖碳浅水中垂向振荡问题，计算了系列６０方型系数０．７船型剖面在不同水深吃水比情况下的垂荡水动力系数，讨论了水深对水动力系数的影响，并与Ｆｒａｎｋ无限水深的结果作了比较。结果表明，水深对二维船同水动力系数具有较大的影响。这种影响在水深吃水比小于５．０时已相当明显，当水深吃水比小于２．０时交是显著。另外，水深对水动力系数的影响与振荡频率有关，并且在低频处更为明显。     

潜艇近水面航行自由液面干扰效应数值研究

针对潜艇近水面航行艇体水动力呈现显著变化的问题,本文在验证数值计算方法可行性的基础上,开展不同潜深及航速下潜艇粘性流场的数值模拟,获取艇体阻力、垂向力及纵倾力矩随水深及航速的变化规律。模拟结果表明:潜深是影响潜艇近水面与深水状态水动力性能差异的决定性因素,当潜深与艇体直径的比值H/D≤1.3时,近水面效应显著;而当H/D≥2.9时,可认为潜艇水动力性能与深水状态无显著差异;近自由液面条件下(H/D≤1.3),潜艇所受阻力及垂向力系数随航速的增大均呈现明显波动现象,这主要是由于自由面的兴波干扰使得艇体表面压力变化所引起。     

系列自升式钻井平台桩靴设计与强度评估

自升式平台桩靴的设计形式和结构强度关系到整个平台性能和安全。针对所设计的400ft水深自升式平台两种桩靴结构形式,应用MSC/NASTRAN软件建立有限元模型,依据ABS规范要求并根据实际环境设计结构强度评估工况,对两种桩靴结构进行强度校核,同时计算桩靴各部分质量,分析计算结果最终得出一种较优的桩靴结构形式。     

无航速三体浮驳水动力特性频域分析

为了研究不同工作条件下无航速三体浮驳的水动力特性的变化规律,根据势流理论和波浪的辐射/衍射理论对无航速三体浮驳的水动力特性进行了分析,并以某三体浮驳为例应用水动力计算软件AQWA对其在不同工况下进行了水动力计算。分别求得了该三体浮驳在不同水深、不同吃水深度时的附加质量、附加阻尼、不同波向下的波浪激励力和幅值响应算子随波频的变化曲线,并对其进行了对比分析。结果表明,水深对三体浮驳附加质量、附加阻尼、波浪激励力和幅值响应算子均有较大的影响,特别是在低波频时影响较为显著;水深大于20倍吃水深度后三体浮驳的水动力系数可按照无限水深进行近似计算。吃水深度对三体浮驳纵荡和横荡幅值响应算子几乎无影响,对垂荡和纵摇幅值响应算子的影响较小,对横摇和艏摇幅值响应算子的影响较大。     

两模块半潜平台波浪漂移力的频域分析

波浪漂移力对半潜平台系泊系统的设计十分重要,为了研究不同水深、不同浪向下两模块半潜平台受到的平均漂移力,文章利用势流理论及波浪绕射/辐射理论对两模块半潜平台所处流场的速度势进行了分析。并应用近场法求解了两模块半潜平台所受到的平均漂移力,对不同水深、不同浪向下半潜平台模块的平均漂移力进行了对比分析,并与单模块半潜平台受到的平均漂移力进行了对比。研究结果表明,半潜平台模块间的水动力干扰对半潜平台模块受到的平均漂移力有较大的影响;水深吃水比大于5时不同水深条件下得到的平均漂移力与无限水深条件下的结果基本相同,当水深吃水比小于5时水深对平均漂移力的影响较为显著,此时随着水深变浅半潜平台的平均漂移力与无限水深条件下的差异增大;中高频段半潜平台的平均漂移力对浪向角的改变较为敏感。     

自升式平台就位过程触底分析

针对自升式平台就位下放桩腿至海底时,桩靴与海底可能发生触底碰撞,造成桩腿、桩靴等结构损坏,影响平台安全的问题,为防止桩靴与海底的撞击力过大,通常限制作业环境条件。以某平台为例,基于三维势流理论和莫里森方程,采用频域方法研究就位过程中桩腿下放至接近海床时平台的水动力响应,考虑3种不同海况,以RAO分析结果为基础,参照模拟靶谱法与刚体运动特性完成频-时域转换,获得桩靴底部垂向速度的最大值。基于显式动力分析方法,建立桩腿-桩靴-地基的有限元模型,选取3种海洋地基,以垂向速度最大值为数值模拟的动力因素,对碰撞过程进行仿真模拟,分析碰撞过程中结构应力变化并给出平台安全就位的海况信息,为就位过程触底碰撞提供计算和评估模式。     

自安装井口平台桩靴结构强度分析

针对自安装井口平台需要在目标油田进行长期作业不撤离的特点,提出一种适用于自安装井口平台的无浮力式桩靴,桩靴设有新型的自适应式封堵楔块结构,通过封堵楔块运动解决平台站立状态时的桩腿浮力对平台的不利影响,使用有限元法对桩靴结构本体、封堵楔块在平台插桩和站立作业状态时的受力情况进行数值模拟分析,结果表明,新型自安装井口平台桩靴安全。     

考虑粘滞阻尼的Truss Spar频域响应分析

联合势流理论与修改的Morison方程,建立波浪作用下的Truss Spar平台运动响应计算模型。波浪激振力与相关水动力信息采用高阶边界元计算方法获得。通过数值模拟得到Truss Spar平台纵荡、垂荡和纵摇RAO,针对Morison阻力系数对响应的影响进行参数分析。计算结果显示,纵荡和纵摇仅在低频部分对阻力系数敏感。因此平台在遭受二阶波浪慢漂力作用时,粘滞阻尼将起到重要作用。对于垂荡方向,由于Truss Spar安装的垂荡板提供了较大的竖向粘滞阻尼,因此垂荡RAO受阻力系数的影响较大。     

自升式平台水密桩靴内部介质与桩靴结构承压性能计算分析

根据不同填充介质(不同的海水与空气比例)压缩特性下自升式平台水密型桩靴变形与内压的变化情况,利用有限元计算得到桩靴变形(体积压缩量)与内外压力差值之间的关系和回归公式,给出反应内部介质、桩靴内压和桩靴容积变化量关系的解析方程组。利用某400 in自升式平台桩靴的实例定量绘制了在100 m水深下空气含量与桩靴内压支撑之间的关系曲线,通过曲线了解到水密桩靴中的空气对内外压差影响的显著性,提示水密桩靴作业中的风险点,给出水密桩靴设计中计算载荷的建议。     

作用在高桩承台上的不规则波波浪力试验研究

针对不规则波中高桩承台所受波浪力进行了物理模型试验研究,系统分析了该结构的群桩水动力特性,重点考察了整体总力达到最大值时相应的桩柱波浪力规律。试验通过整体总力与各个组成桩单桩力的同步监测,得到群桩总力最大时刻各组成桩的受力。在试验数据分析的基础上,给出了前、中、后三桩的波浪力历时曲线及波高过程线,并就其相位进行对比分析;研究了各组成桩群桩总力系数、群桩正向力与横向力之比、群桩系数及单桩正向力与横向力之比随水深的变化规律,探讨了承台与群桩以及各组成桩桩力之间的分配比例并最终确定了最大受力桩。     

多种自升式海洋平台桩靴上拔过程仿真分析

本文以自升式海洋平台桩靴为主要研究对象,运用Ansys Workbench中的Design Modeler建立桩靴与土的模型,通过LS-DYNA来模拟桩靴上拔过程,并计算了3种桩靴形式的拔桩力和研究了3种桩靴的上拔过程土体的变形,并将桩靴上拔阻力的理论计算值与数值模拟计算的结果进行比较分析。本文对未来海洋平台的发展有一定的工程意义。     

浅水中OSV锚泊定位分析研究

本文采用数值计算方法对浅水中海洋平台支持船(OSV)的锚泊定位性能开展研究.首先,基于三维频域势流理论,对一艘OSV不同水深的水动力性能开展分析,计算了水动力系数、运动幅值响应算子、一阶波浪力和二阶波浪力.由于浅水中非线性效应显著,本文采用中场公式计算了该OSV全二阶波浪力传递函数(Full Quadratic Transfer Function,简称全QTF).然后,本文对不同水深下锚泊系统的水平刚度开展了分析,计算了不同水深下锚泊系统的水平刚度,研究了水深对锚泊系统水平刚度的影响.最后,采用准动态方法对不同水深下的OSV和锚泊系统开展时域分析,研究了水深对船体运动性能和锚索张力的影响.     

Morison方程正向水动力系数比的初步探讨

提出Morison方程正向水动力系数比的概念,导出表达式;对表达式在浅水波、深水波状况进行简化,得到相应的简化表达式;初步探讨了水深对正向水动力系数比的影响,结果表明:浅水波和深水波时的正向水动力系数比简化表达式是合理的,中等水深的正向水动力系数比与水深的关系表达式有待进一步分析。     

浅水效应对螺旋桨轴承力的影响分析

为了分析浅水条件对螺旋桨轴承力的影响,本文采用RANS方法和VOF模型,对计及自由液面的KCS船桨舵一体系统开展了不同吃水条件下螺旋桨非定常轴承力的数值预报分析。首先计算了深水(h/T=20)工况下的螺旋桨轴承力,通过与试验结果对比,验证了网格划分方法和计算方法的可行性。然后在此基础上进行了不同吃水工况下螺旋桨非定常力计算,监测发现螺旋桨非定常轴承力随时间周期性脉动,浅水条件下螺旋桨轴承力时均值明显大于深水工况。经快速傅里叶变换得到轴承力脉动幅值,分析得出:当h/T<3时,脉动幅值随水深增加迅速减小;当h/T>3时,水深变化对脉动幅值影响较小。     

自升式海上平台桩靴入泥深度预测

为了准确预测自升式海上平台桩靴入泥深度,基于扩展型桩靴在多个海上风场驻位时采集的工程数据对多种桩端承载力理论与基础承载力理论进行检验,经浅持力层与深持力层工程检验原位测试法应用于扩展型桩靴承载力计算具有良好的结果,可准确推测扩展型桩靴入泥深度。原位测试法在浅持力层误差不大于2.6 m时准确率达到100%,若在安装平台范围内深持力层土层发生变化时,桩靴入泥深度准确率达65%,该方法中粉土与粉质粘土地质桩靴阻力修正系数在0.05～0.06之间。     

大型船舶码头并排系泊水动力特性

利用多体水动力学软件AQWA,分别研究双船在大型船舶码头并排系泊时,在不同船间距、不同吃水、不同水深时的水动力运动响应特性,并考虑水动力相互作用对内船的影响。研究结果表明:间距越小,水动力相互作用对内船影响越大;吃水深度的变化对内船在低频段的水动力特性影响较大;当吃水一定时,码头水深越大,水动力相互作用对内船影响越小。     

不同水深条件下海上风机群桩基础局部冲刷特性

在清水状态下，对不同水深和间距比条件下的群桩局部冲刷进行了三维数值模拟研究。结果表明，水深（h）对冲刷特性的影响与间距比（G/D）有关。当G/D=2、4和5时，随着水深的增大，平衡冲刷深度小幅增大，当G/D=3时，随着水深的增大，平衡冲刷深度显著增大。随着间距比的增大，平衡冲刷深度非单调变化。G/D=2工况的平衡冲刷深度最大，群桩冲刷坑形成一个整体；G/D=3工况的平衡冲刷深度最小，下游桩柱周围冲刷不明显；G/D=4、5工况的平衡冲刷深度较大，且随间距比的增大而减小，各个桩柱的冲刷坑独立。     

自升式钻井平台桩靴结构强度分析

桩靴是钻井平台的重要支撑构件,其结构强度对整个钻井平台的安全起着至关重要的作用。以某自升式钻井平台桩靴为研究对象,根据ABS(美国船级社)规范要求,建立桩靴结构强度的力学模型,并合理简化,分析了预压载和自存两种工况下的设计载荷。利用有限元软件MSC.Patran/Nastran对两种工况下桩靴的强度进行分析,研究得到桩靴强度工程化分析流程以及结构强度特性,分析结果为自升式钻井平台的桩靴设计提供参考。     

桩靴支护结构对桩端极限承载力的影响

以渤海湾"胜利五号"自升式作业平台桩基贯入工程实例为基础,优化自升式平台桩靴支护结构位置,采用有限元数值模拟位置优化后的桩端极限承载力,并与实际桩端承载进行比较。优化结果表明:沿桩靴径向和垂向优化发现桩端极限承载力由内向外是先增大、后减小,支护结构在r'/r=0.6,h/H=0.4处优化达到预期效果;合理优化桩靴支护结构的位置可以改变桩靴上端面土体流动方向,减小土体对桩靴上端面冲量及桩靴上、下端面土体流速差,稳定贯桩过程,能够增加桩端极限承载力。