港口工程中船舶所受风荷载的理论计算分析

港口工程设计中船舶所受风荷载计算对系船设施选取起控制作用,作用于船舶上的风荷载计算值由计算常数、船体水面以上受风面积、设计风速、风压不均匀折减系数和风压高度变化修正系数确定。针对港口工程设计中容易出现的参数取值错误问题,对规范中风荷载的理论计算公式进行研究,通过对公式中5个参数进行逐个分析,结合设计经验,得出船舶受风面积选取的注意事项,推导出风压不均匀折减系数和风压高度变化修正系数的选用标准,提出船舶水面以上代表高度的估算公式,为未来规范中相关参数的修订和工程设计提供参考。     

作用于船舶上风荷载及参数的拟合分析计算

本文在前述分析研究成果的基础上,结合一定置信区间下船舶尺度参数研究,以OCIMF的指南等为主要参照基准,针对船舶风荷载体型系数与不均匀折减系数等参数,进行拟合分析计算,进一步推演提出船舶风荷载的理论计算公式与建议。本文方法亦可进一步运用到包括油船在内的不同船型的风荷载理论分析与计算中,为规范中船舶风荷载的修订与工程设计提供一定参考。     

关于船舶受风面积计算方法的探讨

《港口工程荷载规范》(JTS144—1—2010)中,根据主要船舶类型和不同船舶吨级,直接给出了船舶受风面积的计算表,通过2010年版和1998年版荷载规范中船舶受风面积计算方法的对比,阐述计算方法调整的必要性,并针对2010版荷载规范未能覆盖的大吨级船舶受风面积的估算提出替代方法。     

析风,流,浅对船舶安全的影响

风、流、浅是影响船舶安全航行的主要外界因素。本文结合船舶引航实例，从理论上探讨了风、流、浅对航行船舶的作用原理、影响程度、估算方法及安全对策。     

作用于船舶上风荷载及参数的理论计算

风荷载是船舶系泊的主要控制因素,因此对作用于船舶上风荷载计算研究是十分必要的。针对现行水运行业规范中关于作用于船舶上风荷载的计算公式与参数取值问题,基于风荷载的基本表达式,采用理论推演的方法,结合自然条件的更新调整,对空气密度、风压高度变化系数、地面粗糙度、船舶受风面积等参数进行分析,得出船舶风荷载的理论计算公式与参数取值建议,为规范中部分参数的修订与工程设计提供参考。     

船舶所受风荷载国内外规范对比分析

船舶系缆力是码头结构设计和系船柱选型的重要条件,风、流、浪为船舶系缆力主要控制因素。针对国内外码头设计规范中船舶系缆力的计算方法差异,选取了码头结构设计常用的国内外规范（中国JTS规范、西班牙ROM规范、OCIMF指南、英国BS 6349规范）对船舶所受风荷载的计算公式进行对比分析,并结合工程实例对不同风向角下的风荷载进行了计算。结果表明：1）不同规范在船舶适应范围、风速选取、船舶受风面积、风压修正系数方面存在明显差异。2）ROM计算得出的30万吨级油船的风荷载最大,JTS计算结果最小。     

基于ANSYS平台的散货船风载荷计算方法

为了评估散货船在突发性大风下的安全情况,研究采用计算流体动力学方法对船舶的风载荷进行仿真计算。文章基于船舶的二维图纸建立三维模型,应用ANSYS平台的Fluent仿真模块对三维模型进行网格划分,形成有限元模型。对在不同风速、不同吃水、不同风向角下的船舶有限元模型进行仿真计算,获得不同工况下船舶的风载荷数值。仿真结果为散货船抗风等级提供依据,也便于发现散货船受力的薄弱环节,为船舶的设计建造提供参考。     

风暴中船舶安全池破损问题

选用实际在航货船船型,运用理论和模型试验相结合的方法确定非线性横摇运动方程各系数,研究了随机波浪和随机风中船舶安全池的破损问题.引入定量分析方法,考虑扰动波谱(例如ITTC谱)对安全池破损的影响以及脉动风速谱的作用,进一步揭示了安全池破损的内在机理及影响因素.本文认为,计算安全池时应选择合适的扰动波谱,风速脉动特性的影响是不能忽略的.     

船舶气象仪测风故障分析方法与应用

针对某航次过程中船舶气象仪测风数据出现异常的问题,建立故障树模型;通过故障定性分析,确定出故障原因和故障位置,并通过实证排查和测试对故障原因及位置进行确认,采取措施对故障进行消除;利用实船航行试验方法对所采取措施进行验证。试验结果表明:所分析的故障原因及定位准确,采取措施有效,表明该方法可提高船舶气象仪测风故障的诊断与维修效率。     

谈正横后吹拢风的靠泊操纵

此文对船舶在正横后吹拢风条件下的受力情况和运动态势进行分析,结合靠泊三要素,从摆好船位、控制余速和靠拢角度三个方面分析在强正横后吹拢风条件下的靠泊操纵。同时,综合分析船舶抛锚后在锚拉力和正横后吹拢风的作用下的运动趋势及拖轮的使用,以求充分发挥锚、拖轮等辅助手段,在正横后吹拢风环境下的安全靠泊。     

半潜式钻井平台风载荷CFD预报

在平台设计过程中,海洋平台受到的风载荷是稳性分析与结构设计需要考虑的重要因素。本文采用CFD技术,对某型半潜式钻井平台在作业工况下受到的风载荷进行了预报,分析了湍流模型、风速剖面形式、湍流强度分布等因素对半潜式钻井平台风载荷的影响。结果表明：不同湍流模型对海洋平台风载荷的预报偏差在2%以内,可以忽略湍流模型的影响;风速剖面对风载荷有较大影响,随着风速梯度的增加而增大;湍流强度分布对海洋平台风载荷的影响在6%以内。研究结论可为建立高精度的海洋平台风载荷数值预报方法提供技术支持。     

采用非概率方法对不同环境条件下的漂浮式风力机进行系泊损伤识别（英文）

This paper discusses the damage identification in the mooring line system of a floating wind turbine(FWT) exposed to various environmental loads. The proposed method incorporates a non-probabilistic method into artificial neural networks(ANNs). The non-probabilistic method is used to overcome the problem of uncertainties. For this purpose, the interval analysis method is used to calculate the lower and upper bounds of ANNs input data. This data contains some of the natural frequencies utilized to train two different ANNs and predict the output data which is the interval bounds of mooring line stiffness. Additionally, in order to reduce computational time and more importantly, identify damage in various conditions, the proposed method is trained using constant loads(CL) case(deterministic loads, including constant wind speed and airy wave model) and is tested using random loads(RL) case(including Kaimal wind model and JONSWAP wave theory). The superiority of this method is assessed by applying the deterministic method for damage identification. The results demonstrate that the proposed non-probabilistic method identifies the location and severity of damage more accurately compared to a deterministic one. This superiority is getting more remarkable as the difference in uncertainty levels between training and testing data is increasing.     

海上风机支撑结构的时域和频域疲劳对比研究

对海上风机支撑结构进行动力响应分析,求出结构危险节点的载荷谱和功率谱密度函数,结合疲劳损伤模型和Dirlik概率模型,分别在时域和频域内对支撑结构进行疲劳寿命分析.由于时域法计算疲劳寿命需进行应力循环计数,这一过程需处理的数据庞大,耗时长.频域法省去应力循环计数,代之以概率密度函数,可相对准确、快速地计算结构的疲劳寿命.分析结果表明,采用Dirlik概率模型的频域分析法能较准确地反映海上风机支撑结构在随机载荷作用下的疲劳损伤情况,计算结果误差在可接受范围内.     

海上风力发电机组支撑结构动力响应特性研究

支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的海流、海浪载荷,并采用非线性弹簧来模拟基础与海底土层之间的相互作用。在考虑风轮影响情况下,利用有限元法对支撑结构进行了模态分析。最后,分析了环境载荷作用下支撑结构的动态响应。计算结果表明,在对海上风力发电机组进行动态响应计算时,环境载荷之间的相互耦合作用不能忽略。     

风浪流对绞吸船定位桩的冲击研究

在全面分析风浪流对绞吸船定位桩的冲击荷载的基础上,对绞吸船施工中定位桩的动力响应提出了编程计算和有限元分析相结合的研究方法,即:通过编写程序计算定位桩在各种风浪流条件下的环境荷载,通过有限元模拟求解出定位桩在风浪流作用下的动力响应.采用该方法得出的结果与实际较为符合,对绞吸船的安全施工具有参考价值.     

风场中轨道吊结构流体动力学仿真初探

基于《起重机设计规范》中的结构风载荷计算方法及计算流体动力学理论,运用有限元软件AN-SYS/CFX,对轨道吊结构进行风载荷计算,为风场中结构的真实承载计算提供了可行的方法,所获得的风场流动矢量及结构表面压强梯度计算结果,可为新产品研发提供一定的参考依据。     

Methodology for global structural load effect analysis of the semi-submersible hull of floating wind turbines under still water,wind, and wave loads

In designing the support structures of floating wind turbines (FWTs), a key challenge is to determine the load effects (at the cross-sectional load and stress level). This is because FWTs are subjected to complex global, local, static, and dynamic loads in stochastic environmental conditions. Up to now, most of the studies of FWTs have focused on the dynamic motion characteristics of FWTs, while minimal research has touched upon the internal load effects of the support structure. However, a good understanding of the structural load effects is essential since it is the basis for achieving a good design. Motivated by the situation, this study deals with the global load effect analysis for FWT support structures. A semi-submersible hull of a 10-MW FWT is used in the case study. A novel analysis method is employed to obtain the time-domain internal load effects of the floater, which account for the static and dynamic global loads under the still water, wind, and wave loads and associated motions. The investigation of the internal stresses resulting from various global loads under operational and parked conditions and the dynamic behavior of the structural load effects in various environmental conditions are made. The dominating load components for structural responses of the semi-submersible floater and the significant dynamic characteristics under different wind and wave conditions are identified. The dynamic load effects of the floating support structure are investigated by considering the influence of the second-order wave loads, viscous drag loads induced global motions, and wind and wave misalignments. The main results are discussed, and the main findings are summarized. The insights gained provide a basis for improving the design and analysis of FWT support structures.     

自升式平台风载荷的空气动力学干扰研究

风载荷是白升式平台的主要控制载荷,现行规范在计算风载荷时主要采用面积投影法,不考虑空气动力学干扰的影响,结果偏于保守。以自主研发的122m（400ft）自升式平台为例,通过风洞实验得到其各风向角下的干扰因子伊。在此基础上,采用求解RANS方程的方法,结合k—ε湍流模型对风载荷的空气动力学干扰现象进行数值模拟,所得伊值与实验结果吻合良好,揭示了这种干扰现象对自升式平台风载荷的影响。     

风载荷下的大型远洋船舶风帆结构静力学仿真

以大型远洋船舶风帆为研究对象,参考国内外经验,设计一种新的风帆结构,利用Solidworks和ANSYS软件对该风帆进行有限元模型的建立及网格划分,并且对该风帆模型在7~10级风载荷下进行了仿真分析,最终得到了风帆模型在7~10级风载荷下的位移图和等效应力分布图。仿真结果表明,该风帆模型可承受10级及以下风载荷作用,同时也证明了该结构风帆的安全性和可靠性。     

张力腿式浮式风机平台的水动力和空气动力耦合响应分析

文章采用了空气动力、水动力、控制与弹性完全耦合的时域模拟方法研究了张力腿式浮式风机平台的动力响应.水动力载荷的计算采用了三维势流理论与Morison公式.空气动力载荷的计算采用了叶素动量理论和广义动态尾流理论.利用FAST软件得到了张力腿式浮式风机平台响应的时域结果,并分析了其动力响应特性.建立了描述平台纵荡运动的非线性微分方程,并采用了摄动方法求得其近似解,解释了纵荡运动中由非线性粘性效应引起的高频响应.对数值模拟结果的分析表明高频的响应分量对平台的动力性能有显著的影响.