环抱式港池水体交换研究--以连云港徐圩港区为例

环抱式港池普遍存在水体交换能力较弱的问题,水体交换通道是提高港区水体交换能力主要方法之一。文中以规划中的连云港徐圩港区为例,建立对流扩散模型,通过计算研究徐圩港区对流与扩散之间的关系,分析港区水体交换机理和主要影响因素;通过设置水体交换通道探讨其对港区水体交换功能改善的主要影响因素。研究表明：对流作用在徐圩港区水体交换中占有绝对优势,增大流速可提高港区的水体交换能力;水体交换通道的断面面积及断面形状对港区的水体交换效果影响较大。     

浅水域结构流固耦合振动的固有频率计算

本文首先建立了浅水域声学边界元方程和相应的FEM/BEM耦合振动方程,探讨了水深对结构振动固有频率和振型的影响,流体可压缩性对结构振动固有频率的影响.研究结果表明:水深变化对结构固有频率有影响,随着水深减小,结构固有频率降低,特别是当水深与结构浸深接近时,水深变化对固有频率影响极大,且振型顺序也可能发生变化;而流体的可压缩性对于浅水域结构固有频率影响不大.     

一种用于水下的测量体结构设计与受力分析

介绍了水下测量体结构设计过程中,水下受力分析情况,主要对测量体受水流冲击力和水压力的力学模型进行分析,提出了测量体在材料选择、局部加固方式、水中姿态调整以及密封等方面应该注意的问题,供设计人员参考交流。     

环抱式港池水体交换与改善措施研究*

环抱式港池既有防浪挡沙的优势,也有港区内外水体交换不畅的不足.以规划中的连云港港徐圩港区为例,利用对流扩散模型,模拟计算潮流作用下环抱式港池水体半交换周期,研究探讨改善港池水质的工程措施及其效果.研究结果表明:水动力条件是影响港池水体半交换周期的主要因素,包括作用的潮型和港池位置;工程措施的效果取决于其对水动力条件的改善程度和水体交换量的大小.     

浅水超大型FPSO脉动压力研究

随着浅水超大型FPSO在渤海湾海域的广泛应用,水深对波浪诱导载荷的影响成为新的热点课题.文章推导了有限水深复合格林函数,结合三维势流理论用于计算浅水FPSO的水动力特性.采用开发的程序计算了一艘浅水300KDWT FPSO的脉动压力.计算结果表明浅水脉动压力与深水脉动压力的分布规律明显不同.     

内河船舶舱底水量的统计分析及确定

分析了论述了现有的以船舶总吨位确定舱底水量方法的不足,提出了以船舶总功能确定舱底水量的新观念。经对３８艘内河航船长达一年的舱底水量的大量数据统计测量和回归分析,得到了估算舱底水量的经验公式。     

关于大型船舶试航测速的浅水修正方法

在分析了有关船舶在浅水水域试航速修正方法的基础上，推荐了Ａ．Ｍｉｌｌｗａｒｄ的三因次修正方法用于大型船舶在有限水深水域试航速的修正，文中给出的算例，表明在航速预报结果同相关方法相比，具有同一量级的精度，本方法可作为大型船舶试航航速修正或预报有一种估算方法。     

中子土壤水分仪在真空预压含水率测试中的应用

真空预压加固过程中含水率的变化与地基的加固效果密切相关。传统的地基土体含水率测试方法是取样进行室内试验,本文将智能中子土壤水分仪引入真空预压过程中含水率的现场测试中,通过现场钻孔取土试验进行仪器标定,进而研究真空预压过程中土体中的含水率。基于地基加固前后钻孔取土烘干法室内试验数据与中子土壤水分仪测试数据,研究中子土壤水分仪的测试精度;得到不同深度土体含水率随真空预压时间的变化规律,分析真空荷载对土体含水率变化的影响机制。测试方法简便,结果精度可靠。     

浮体升沉和纵摇运动对甲板上浪载荷影响数值研究（英文）

In this paper, the influence of heave and pitch motions on green water impact on the deck is numerically investigated. The vessel motions are determined using a potential theory based method and provided as input to finite volume based CFD computations of green water phenomenon. A dynamic mesh approach is adopted to determine instantaneous body positioning in the fluid domain.Detailed validation studies with published experimental results for 2D and 3D fixed vessel cases are initially performed to validate the present numerical approach before studying the moving vessel problem. The results show that inclusion of heave and pitch motion changes the disturbed wave field near the bow which influences the free surface as well as the impact loading due to green water. The effect of wave steepness on green water impact is also investigated and it is seen that the present numerical method is capable of capturing green water load. It is observed that the effects of vessel motions on green water load are not negligible and one should consider this effect too. The incorporation of vessel motions in the vertical plane affects the green water loading on the deck.     

Green water loading on a floating structure with degree of freedom effects

The aim of the present work is to investigate whether the degree of freedom (DOF) of a floating body has a notable effect on the maximum impact pressure due to green water on deck. The analysis is carried out for a box-shaped floating structure with a deckhouse, using experimental and numerical means to model the green water load. Green water on deck and impact on the deckhouse is generated by the impingement of a focusing wave group on a floating structure. Computations are performed using a two-dimensional constrained interpolation profile-based model solving the Navier–Stokes (N–S) equations with free surface boundary condition to deal with nonlinear water–structure interactions. The free surface is captured by a volume of fluid (VOF)-type tangent of hyperbola for interface capturing/slope weighting (THINC/SW), which is more accurate than the original THINC scheme. The verifications of the simulation through a series of model-to-model comparisons are performed in a two-dimensional glass-wall wave tank. Experimental water surface elevations, body motions and impact pressure are compared satisfactorily with the computed results for different DOFs cases. As a result, the peak impact pressure due to green water decreases rapidly with the increasing DOF.     

基于STAR-CCM+的V型无压载水船阻力性能研究

为了能从根本上解决压载水带来的问题,研究人员提出了无压载水船的设计方案。采用STAR-CCM+数值模拟法,研究V型无压载水船的阻力性能。通过STAR-CCM+计算26 000 DWT常规油船的阻力,验证STAR-CCM+软件计算阻力的可行性和可靠性;计算系列V型无压载水船的阻力,并研究其随底倾角的变化规律;最后,以球鼻艏的长度和最大宽度为自变量变换球鼻艏,研究球鼻艏的长度和最大宽度对V型无压载水船阻力的影响。结果表明,设计的V型无压载水船总阻力比母型船有所增加,总阻力随底倾角的增加而增加,可通过优化球鼻艏改善V型无压载水船的阻力。研究结果为V型无压载水船的设计提供了一定的参考。     

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。     

基于统计过程控制理论的张力腿平台有效上浪波高分析

文章以统计过程控制理论(Statistical Process Control,SPC)为基础提出了一种张力腿平台甲板有效上浪高度计算模型,针对海浪波高是随机过程这一不确定因素导致的上浪波高没有确定解的情况,分析计算了波浪谱下的张力腿平台相对运动和有效上浪波高,计算得到了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值、上管制限值和相应发生概率。由相同波浪参数下不同波浪谱计算得到的有效上浪波高控制中心均值相同这一结论,发现波浪能量在不同谱之间的分布是相同的,说明波浪能量在时间维度、空间维度和频率维度的分布是一致的。在求解有效上浪波高控制中心均值时,提出了能更好刻画波高在波浪参数下的分布形式的面积均值法,并由此方法计算控制中心均值和上管制限值。以一型张力腿平台为例,针对波浪谱中超过某一发生概率的情况,运用统计过程控制理论和SPC控制图,计算了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值和上管制限值,判断随机有效上浪波高是否处于统计控制状态,发现了波浪谱中的发生概率越大,随机有效上浪波高越可控这一规律。比较不同波浪入射角的有效上浪波高控制中心均值,发现了不同波浪入射角对有效上浪波高影响不大、发生概率对有效上浪波高影响较大的规律。最后基于统计过程控制理论计算得到整个有效上浪波高均值、发生概率、下管制限值和上管制限值。提出了在有效上浪波高均值和上管制限值之间结构物会受到交变载荷的作用容易疲劳损伤和腐蚀损伤的建议。结果表明该方法可以对张力腿平台有效上浪波高进行计算,并可推广应用于其它海上结构物的有效上浪波高计算。     

浅水超大型FPSO波浪弯矩设计值与不同水深预报值的比较

针对水深对浅水超大型FPSO波浪诱导载荷的影响,在国际船级社协会(IACS)纵向强度标准的基础上,探讨了不同水深波浪诱导弯矩的长期预报值与波浪弯矩设计值的关系.开发了基于有限水深复合格林函数波浪诱导弯矩数值计算程序模块,对一艘300K DWT FPSO在不同水深海况下的波浪诱导载荷进行了长期预报.研究结果表明,水深对波浪弯矩设计值的影响很大.     

压缩过程喷水蒸发内冷燃气轮机循环分析

本文研究了燃气轮机压缩过程喷水直接掺混蒸发内冷回热的必要性，以及喷水量对压缩过程耗功、燃机输出有效功与效率的影响。通过循环计算得出压缩过程喷水蒸发内冷燃气轮机的一些重要的结论并提出级间喷水的设想及其可行性。     

Industrial water dependency: The BCDC experience

The Bay Conservation and Development Commission (BCDC), has designated a number of shoreline sites around San Francisco Bay for exclusive use of water‐related industry. This is intended both to reduce future needs for Bay fill, and to reserve those waterfront sites needed for long‐term industrial growth. The Commission currently defines water‐related industries as those “requiring”; a shoreline site for water transportation. The Commission is now considering the use of an economic criterion for identifying water dependency. This involves comparisons of the uniquely water‐related benefits and costs to the firm to locate on the shoreline, as opposed to its location at an inland site. By limiting use of deepwater sites to those industries that are significantly water‐dependent under this criterion, long‐term economic efficiency is served, and the need for future Bay fill for industrial growth is reduced. The data and analysis required to implement an economic water‐dependency criterion do not appear to be a barrier to use of such a test in the regulatory process. Whereas water dependency is an important concern to BCDC, other factors, including environmental constraints, must also be weighed when evaluating industrial projects.     

超大型FPSO原油质量分布模拟与水弹性响应研究

FPSO在近海油气田开发中得到了越来越广泛的应用.大多数在渤海海域服役的FPSO工作在浅水海域.主尺度大与水深吃水小,直接导致FPSO水动力特性与深水条件下船舶的水动力特性有较大区别,因此采用水弹性理论研究超大型FPSO在浅水中的运动与波浪诱导载荷响应具有重要意义.浅水超大型FPSO满载时原油重量将近占载重量的80%,因此如何正确模拟原油重量分布对干结构的固有频率、广义质量和振型的计算非常重要.本文建立了基于三维水弹性理论的数值模型,开发了有限水深复合格林函数的数值计算程序模块,对一艘300K DWT FPSO在特定水深海况下的运动与波浪载荷响应进行了研究;同时采用三种方法模拟了原油质量分布.计算结果表明,不同的原油质量分布模拟方法对水弹性计算分析影响很大.     

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.     

Optimal ballast water exchange sequence design using symmetrical multitank strategy

The quality of the ballast water exchange scheme affects many aspects of a ship, including intact stability, structural strength, building and operational expenses, etc. This paper focuses on developing an optimization methodology for large-scale sequential ballast water exchange. The method of transversely symmetrical ballast water tanks being exchanged simultaneously is adopted, and the potentials of multiple tanks being exchanged at a time are explored. The mathematical model for the symmetrical ballast water exchange problem is built by minimizing the occurred maximum trims, maximum hull girder bending moments, and shearing forces as objectives, and the related safety assessment criteria as constraints. A multiobjective genetic algorithm with some operators specially designed for the problem is presented to obtain a set of approximate Pareto-optimal solutions for engineers to choose from. Finally, a real case study on the symmetrical ballast water exchange of a 176,000 DWT bulk carrier is conducted to illustrate the effectiveness of the proposed approach.     

水深对FPSB多点系泊系统特性的影响研究

针对某服役于南海海域的大型"浮式处理与补给基地"(FPSB),采用准动态方法对其辐射状系泊系统展开多方面研究。采用三维势流理论计算了FPSB的水动力性能,获得系泊定位分析所需的附加质量、势流阻尼、船体慢漂载荷以及船体运动RAO。分析水深对FPSB多点系泊系统定位能力的影响,研究不同水深条件下,船体的偏移和系泊缆张力的特性。计算表明,水深对系泊系统的几何特征、定位性能均产生一定影响;此外,当水深变化引起系泊系统的定位能力减弱而无法达到规范要求时,还给出相关的解决措施,为实际工程操作提供有价值的参考。