基于流固耦合方法的漂浮塔柱式风力电站减振器设计

假设漂浮式风力发电站Hywind用于我国海域内,对其在涌浪、浮力及内部减振器共同作用下的扭转响应进行了理论分析。针对电站塔柱的具体结构和涌浪形式,按调频减振的原理设计了三款减振器。经过模型简化后,使用分离求解双向耦合的数值模拟方法对减振器抑制Hywind电站塔柱在涌浪作用下发生的周期性受迫扭转振动的特性进行求解。数值结果用于指导减振器的参数优化,优化后的三种减振器的抑振力幅值接近了理论设计值,其中联合减振器结合了其余两者的优势,在相同的空间中安装1.82%的减振质量可以抑制17%的扭振幅度,具有进一步研究和推广价值。     

西非海域环境条件下FPSO运动及载荷响应特性研究

针对在西非海域作业的某多点系泊30万吨FPSO,研究西非海域特定环境条件下的双向风浪及涌浪的联合作用对该FPSO运动及载荷响应的影响。文中基于三维势流理论对FPSO运动响应进行数值分析,并与试验值幅值响应算子(RAO)对比。利用双Ochi-Hubble谱的短期预报,论述FPSO在双方向风浪及涌浪作用下的运动幅值、加速度及载荷响应;论述涌浪方向对运动及载荷响应的影响,并考虑涌浪周期敏感性的影响,对FPSO运动加速度、幅值、波浪弯矩、波浪剪力进行数值分析;总结了FPSO在双方向风浪及涌浪作用下运动及载荷响应根据浪向的变化特点,以及FPSO波浪载荷受风浪和涌浪周期敏感性影响的特点,为西非FPSO后续的结构设计提供参考。     

涌浪基本理论研究综述

涌浪作为影响严重的海洋灾害之一,因其发生时对在行船舶、石油平台等海洋结构物以及近岸建筑物的破坏性,发生机制的复杂性等原因,一直备受全世界相关领域研究人员的关注。本文首先介绍了涌浪的危害性,然后从研究对象不同角度、研究方法的发展及得出的主要结论等方面阐述了到目前为止国内外学者对涌浪的认知程度。最后,总结前人对涌浪的研究多集中在外观特性的归纳、内部结构的理论推导及整体特征的数值模拟等方面,提出对特定海域涌浪的生成机理及运动特性等方面研究的不足,以期能够为以后的涌浪研究工作提供一些思路。     

印度洋爪哇岛南岸涌浪近岸波向分布规律研究

针对印度洋爪哇岛南侧海岸涌浪特征,以欧洲中长期数据资料为基础,采用数值计算分析印度洋南岸涌浪由深海传入近岸波浪方向的分布规律,并以近岸实测数据进行对比分析,利用折射模型分析印度洋南岸波浪方向高度集中的规律及原因,对类似环境下工程实施提供具有指导意义。     

涌浪海域起重船运动响应特性与作业窗口分析

长周期涌浪对船舶耐波性是极大考验,对于作业条件要求严苛的起重船表现尤甚。以涌浪海域施工的起重船为例,采用数值计算方法对运动微分方程求解,并得到标准海浪谱作用下的船体运动幅值预测;与此同时,监测施工海域的波浪参数以及船体运动幅值,并与数值分析得到的结果对比,验证了理论方法预测船舶运动响应的可行性;此外,结合现场施工记录,分析得到了1 000 t起重船作业窗口条件。     

堤坝涌浪对船舶行驶阻力的影响建模研究

涌浪在撞击到堤坝后,受到反作用力的作用会形成二阶涌浪,对行驶船舶产生不同的影响。为进一步了解堤坝涌浪对船舶行驶阻力的影响,提出堤坝涌浪对船舶行驶阻力的影响建模研究。计算堤坝涌浪的二阶波浪模型,通过傅里叶函数获得单位时间下堤坝涌浪的能量阻力系数;根据获得的阻力系数,建立船舶行驶中的涌浪阻力干扰系数模型,从而得到堤坝涌浪对船舶行驶阻力的影响模型;通过仿真实验对模型反映数据进行对比测试,证明设计模型的客观有效性。     

双峰谱海浪的数值模拟技术研究

海上的波浪观测资料统计表明，海上纯风浪和纯涌浪的出现机会比较少，大部分以混合浪形式出现，其频谱结构多为双峰甚至多峰。研究双峰谱波浪的模型表述和数值模拟技术，对三种典型的双峰谱海浪进行了数值模拟，仿真结果表明了双峰谱海浪数值模拟的有效性。     

新型自动隔断阀设计的研究

详细介绍了一种新型紧急切断阀--自动隔断阀的结构特征及其工作原理,并对其阀杆进行了受力分析,指出了该型阀门设计的关键所在.该阀门具有结构简单、无需手动、切断压力可调等特点.试验表明,该型自动隔断阀关闭快速严密、动作灵活、精度高.     

三峡船闸紧急关阀工况输水阀门工作条件原型观测*

输水阀门是船闸输水系统的关键部位,运行过程中受水动力荷载显著,极易诱发空化、振动,威胁阀门的安全运行。阀门在开启过程中遇紧急情况需动水关闭时,廊道水流呈现负水击波特性,门前压力迅速上升,而门后压力陡降,阀门工作条件恶化。通过现场原型观测,监测了三峡船闸北4闸首输水阀门在紧急关闭时的工作特性,包括流量和门井水位变化,阀门空化、流激振动及启闭力特性,分析了阀门在动水关阀时所承受的最大作用水头响应规律。结果表明：三峡船闸输水阀门在紧急关闭工况下,工作条件安全可靠。     

深水铺管海域涌浪谱峰周期测试技术研究

深水海底管道铺设中,长周期涌浪频率与深水铺管船振动频率接近,易引发结构物与海上涌浪的耦合共振,导致工程风险甚至引起海上事故。文章提出了一种基于双目立体视觉原理的海上长周期涌浪谱峰周期现场测试方法,并针对我国某海域的深水长周期涌浪进行了海上测试,为铺管海域涌浪谱峰周期监测提供了新的方法与借鉴。     

风暴潮浪与深水结构物相互作用研究综述

文章综合阐述了国内外关于风暴潮数值模拟的研究现状、深水结构的主要结构型式以及风暴潮浪与深水结构物相互作用的计算方法等,为风暴潮浪作用下深水结构的安全性计算研究提供参考。     

Influence of model domain size,wind directions and Ekman transport on storm surge development inside the Chesapeake Bay: A case study of extratropical cyclone Ernesto, 2006

The Chesapeake Bay is vulnerable to severe flooding caused by hurricanes and strong Northeasters. A 3D storm surge model of the Chesapeake Bay is developed for studying the impact of model domain size, wind directions and Ekman transport on the storm surge in the Chesapeake Bay. The model encompasses the Chesapeake Bay and the US East Coast shelf to reduce the influence of model domain size on surge prediction inside the Chesapeake Bay and to account for both local and remote wind effects. This study used 3D model experiments, with respect to different wind directions, to diagnose the relative influences of the local and remote wind effects and Ekman transport on spatial surge distribution during storm events. The model results confirmed that spatial surge distribution can be well explained by the superposition of two distinct physically driven mechanisms during a storm event: incoming surge wave caused by remote effects and local wind forcings. A large model domain is a necessity for predicting storm surge accurately inside the Chesapeake Bay. The model results suggest that the interactions of the incoming surge propagating into the Bay and the local wind forcing from N and NE directions result in an enhanced setup in the lower to middle portions of the Bay, whereas the superposition of incoming surge and the local wind forcing from S and SE directions enhance the surge in the upper Bay region. A combined northwesterly wind over the middle to upper portions of the Bay and southwesterly wind over the lower Bay can cause a large setdown throughout the entire Bay. The Ekman setup along the coast contributes significantly to the water level variations during storm events. It enhances (reduces) surge inside the Bay under the wind forcings from N and NE (SW, S, and SE) directions.     

应用高阶边界元法求解FPSO型采油平台波浪漂移力的研究

波浪平均漂移力是影响FPSO系统系泊、立管安装和卸载的重要外在荷载。文中针对英国北海正投入使用的萨哈林型式FPSO,应用高阶边界单元方法对其二阶水动力特性进行了计算分析,计算中考虑了物体的几何对称性,FPSO系统所受到的纵荡,横荡以及首摇方向的波浪平均漂移力采用近场解法在湿表面上直接进行压力积分获得。与常数单元方法相比,该方法具有很高的精度,特别是对于高频波浪能得到可靠的收敛解。研究表明为了使得FPSO系统在恶劣海况下安全使用,FPSO系统必须始终保持迎浪状态工作。     

VTR 564D-32 型废气涡轮增压器喘振及故障排除

现代船舶主机几乎全部采用废气涡轮增压技术来提高柴油机功率，而喘振是船舶主机增压器的常见故障之一。文章首先分析了增压器喘振的机理和原因，并结合两起ABBVTR 564D-32型废气涡轮增压器喘振故障，详细的介绍了喘振的排除过程，并对其日常维护管理提出了建议。     

气垫调压室气室常数敏感性分析

气垫调压室“等POV0值”的控制方法综合考虑了水位、气压的调节变化范围,给实际运行带来了许多便利,对于气垫调压室设计来说,选择—个合适的气室常数对简化运行管理,保证工程安全,具有十分重要的意义。本文就某一气垫调压室水电站的气室常数的敏感性进行分析计算,最后得到满足电站稳定运行的气室常数。     

下凹型内孤立波对细长潜体运动特性影响的实验研究

在大型重力式分层流水槽中,采用重力塌陷造波和模型半柔性约束方法,结合位移和倾角测量技术,对下凹型内孤立波作用下的细长潜体模型运动特性进行了实验研究,获得了模型垂/纵荡、横/纵摇和质心轨迹运动规律。研究表明:细长潜体模型在下凹型内孤立波作用下的质心运动轨迹近似于椭圆;模型垂/纵荡和横/纵摇运动主要受到波幅因子α(内波波幅与模型长度之比)和潜深的影响;当α固定时位于内孤立波上/下方的模型主要表现为纵荡,而位于穿越内孤立波位置的模型主要表现为垂荡,实验进一步证实了模型运动特性与内孤立波内部流场分布的相关性。     

边界适应曲线网格在天文潮、风暴潮数值模拟中的应用

采用曲线坐标系下的准三维近岸流波流耦合数值模型,采用边界适应曲线计算网格和两层嵌套方法,设计一套简单实用的天文潮预报系统,并引入风场以及考虑天文潮和风暴潮之间非线性作用的开边界水位,对2003年渤海发生的一次温带风暴潮进行模拟,计算结果与实测潮位吻合较好。     

Numerical study of ice-induced loads on ship hulls

A numerical model is introduced in this paper to investigate both global and local ice loads on ship hulls. This model is partly based on empirical data, by which the observed phenomena of continuous icebreaking can be well reproduced. In the simulation of a full-scale icebreaking trial, the interdependence between the ice load and the ship’s motion is considered, and the three degree-of-freedom rigid body equations of surge, sway and yaw are solved by numerical integration. The variations in the level ice thickness and in the strength properties of ice can also be taken into account. The simulated ice loads on ship hulls are discussed through two case studies, in which the ship’s performance, the statistics of ice-induced frame loads, and the spatial distribution of ice loads around the hull are analyzed and compared with field measurements. As far as we know the present paper is the first to integrate all the features above. It is hoped that further studies on this numerical model can supplement the field and laboratory measurements in establishing a design basis for the ice-going ships especially for ships navigating in the first-year ice.     

Empirical relation between the typhoon surge deviation and the corresponding typhoon characteristics: a case study in Taiwan

The relation between typhoon surges and typhoon characteristics measured at Kenfang Tidal Station on the northeast coast of Taiwan was studied in this paper. Typhoon characteristics include the typhoon center atmospheric pressure, the typhoon near-center wind speed, the typhoon storm radius, the distance between the typhoon center and the tidal station, and the typhoon approach tracks. The results show that the typhoon surge deviation is strongly dependent on typhoon characteristics. An empirical typhoon surge formula is proposed in terms of the typhoon wind speed, the typhoon storm radius, and the distance between the typhoon center and the tidal station. The coefficients in the empirical formula were evaluated, based on the measured typhoon surge data at Kenfang Tidal Station. The storm surge deviations at Kenfang Station during Typhoons Doug (1994) and Herb (1996) estimated using the proposed empirical formula were compared with the measured data as well as with the results of a numerical study.     

山体滑坡海事风险的三维测度方法

为了更科学地评判山体滑坡灾害导致的海事风险并且科学实施水上交通管制决策,研究山体滑坡海事风险的三维测度方法。以大中规模剧动式滑坡涌浪为研究对象,根据山体滑坡海事风险的形成过程研究其海事风险的三维测度方法,提出了以山体滑坡变形破坏阶段、滑坡涌浪规模、涌浪损毁船舶的系统风险综合系数为测度指标的海事风险评判模型,并通过实例说明该方法及风险评判模型的应用。研究结论表明:该海事风险测度方法及评判模型,考虑了山体滑坡险情水上交通管制的主要因素,全面地反映了山体滑坡灾害导致的海事风险特征。