海洋非定长缆索系统三维动态仿真

建立了海洋三维缆索系统的非线性数学模型,改变了缆索系统的定长性,使模型随着缆索的收放而不断增加和减少质点;求解了缆索模型的三维运动方程,并对各种典型运动进行了模拟计算.     

基于集中质量法的水下拖曳缆索动力响应分析

以水下拖曳缆索系统为研究对象,建立拖曳缆索的集中质量模型,推导了水下拖曳缆索的动力学方程。采用四阶Runge-Kutta数值积分算法,对水下缆索进行非线性动力响应分析。编制了相应的计算机程序,模拟拖曳缆索系统在匀速直航、横向运动、升沉运动、回转运动条件下,缆索的运动姿态及受力情况。数值分析结果与实验对比表明,集中质量模型对缆索在各种边界条件下的运动激励均有较好的适应性。相比基于有限差分法的数值结果,集中质量模型与实验结果吻合更好。     

生产驳船多点系泊定位系统动态响应

导出了多点系泊系统的船舶运动方程,在船舶运动方程中计入了非线性恢复力。缆索分段的三维动态方程中采用了凝集参数模型与平均切向量非线性流体动力载荷处理技术,对某生产驳船系泊问题进行了计算,对受有风、浪、流环境力的系泊船运动方程进行了数值求解,得到了随时间变化的船舶运动和系泊索动态张力,考查了缆索动力学对船舶运动和链张力的影响,并与以前未计入缆索动力影响的准静态结果进行了比较。     

带有低张力区的海洋缆索动力分析（一）

根据经典的欧拉弹性理论确定缆索分段的三维动态方程。以去除当缆索张力降为零时潜在的奇异性。在方程中计入了缆索的弯曲刚度。方程可以退化为完全挠性缆索。对于具有低张力区的海洋缆索系统，建议采用直接积分的混合模型求解方案。数字算例证明了方程和计算方法的可靠性和有效性。     

海下缆索系统运动的动力学模拟

本文用三维动力学模型模拟了缆索系统在海流影响下的回转运动,水平方向的正弦运动,升沉运动,缆长定深及海下机器人的搜索问题。模拟结果与实验符合较好。     

采用凝集参数法对海洋缆索系统进行动态分析

分析了海洋缆索系统时域三维动态性能,模型中采用了凝集参数法,程序可用于计算海洋缆索的动态张力和动态构型。流速剖面、线内重块、节点推力、航速、水面和海底动态边界都可以模拟,模型还可以模拟具有任意浮性的非均匀列阵,在一套大地惯性座标系下,采用四阶龙格-库塔法数值求解了高度非线性运动方程。采用变曳力系数的模拟结果与试验数据吻合良好。     

深海水下装备吊放系统缆索动态响应特征

介绍了海上作业的笼置ROV系统缆索的运动和张力测量.系统呈弱非线性,垂向的中继站运动比母船的运动大得多,系统作业并非远离其固有频率.此外,根据记录下来的几个突变载荷对导致缆索过早失效的机制提供了一些有意义的看法.这些数据支持了中继站的主要运动发生在垂直方向上,且一维模型足以预报中继站运动的假定.     

拖船操纵运动与水下拖曳列阵的耦合运动分析

建立了拖船操纵运动与水下拖曳列阵的三维非线性数学模型,求解了在脐带非线性缆力作用下的运动方程,模拟了拖曳系统在几种典型状态下其缆索的形态变化,以及列阵张力变化。     

基于SESAM软件的驳船系泊及锚泊缆索强度校核

系泊及锚泊缆索的设计是驳船舾装设计的重要内容。为了达到精确的设计效果，本文采用SESAM软件，建立了驳船的有限元和水动力模型，并运用三维势流理论，计算了作用在驳船上的波浪载荷。在此基础上，分别校核了2种吃水工况下驳船系泊和锚泊时的缆索强度，为驳船的缆索设计提供了参考。     

沉埋式海底隧道管段海上系泊水动力性能分析

沉埋式海底隧道管段海上系泊阶段的结构运动响应及缆索受力,影响其水上施工的安全性和经济性。以一管段系泊工程为例,利用基于三维势流理论的水动力软件AQWA建立管段海上系泊数值仿真计算模型,首先对系泊系统进行频域分析,然后在时域内考虑JONSWAP波浪谱和水流联合作用,研究环境载荷方向、环境载荷组合方式等因素对系统运动响应及缆索受力的影响。结果表明:管段在高频区域内稳定性较好,响应幅值很小;水流对管段的运动响应影响很大;当环境力以60°入射管段时,管段的系泊缆张力最大。     

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。     

三维缆索形态计算平台的开发与应用

基于缆索的三维匀速场计算模型,通过Matlab GUI技术开发出缆索形态的求解平台,对水下拖曳体的初值问题进行求解,并分别探讨有无海流及缆索轴向弹性对计算的影响。     

畸形波作用下半潜式平台的极限生存能力评估

极限海浪可能对海洋平台的安全造成极大的威胁,故合理地评估平台在此海况下的运动响应和系泊缆索的动张力响应对平台设计具有重要意义。文章首先利用新波理论和随机海浪理论建立了畸形波入射波模型。然后利用间接时域方法和非线性有限元法分别建立了平台主体运动和系泊缆索动力响应的求解方程,并根据导缆孔的平衡方程建立了平台主体和系泊缆索的时域耦合运动方程。最后深入分析了某半潜平台在畸形波作用下的运动响应和系泊缆索的动张力响应,对平台的极限生存能力进行了评估。     

张紧索位置参考系统时域仿真研究

文章采用集中质量法建立张紧索位置参考系统的缆索模型,在时域上对张紧索张力及其姿态进行求解。根据船舶六自由度运动方程计算船舶的时历运动,并建立了船舶-张紧索耦合计算模型。根据模型求解的结果,对不同工况下的张紧索位置参考系统的定位精度进行了分析,总结了影响张紧索位置参考系统定位精度的主要因素。     

系泊缆索的非线性动力响应计算

系泊缆索会受到非线性流体动力的作用,还会出现大的位移。采用三维弹性梁理论模型,把缆索看作是等拉伸刚度、等弯曲刚度的细长结构,采用非线性有限元法求解缆索的运动方程。用牛顿迭代法计算系泊缆索的静力平衡状态。对于缆索的动力响应方程,采用隐式、显式混合的数值格式,最终将方程化为显式格式进行求解,提高了计算效率;使用高阶单元,只需要较少的单元就可以得到收敛解。计算结果表明,该计算方法能较准确地描述系泊缆索的非线性特征,且适用于缆索大变形条件下的动力响应分析。     

拖曳声纳与舰船运动性能影响研究概述

本文的主要目的是概述海上拖曳系统的一般模型，本模型既包含拖体也包含拖缆和拖船。拖体处理为六自由度运动刚体模型。拖缆处理为空间三维非均质系统。拖船则处理为四自由度(进退、横移、偏航、横倾)非线性操纵运动。模型完全是一般的，可以在直角坐标系下预报拖曳系统三维操纵运动性能。包括进行直航和逼转拖曳运动模拟。     

卸载浮标系统运动响应分析*

深水卸载浮标系统具有相对较小的排水量和惯性,其系泊缆索的质量、阻尼和刚度会对卸载浮标系统产生非常大的影响,因而对浮标和其系泊系统进行准确的耦合动力响应分析十分重要.应用边界元方法计算浮标的水动力,通过快速傅立叶变换,将频域计算结果变换到时域;基于全量的拉格朗日表述和两节点的等参索单元,应用几何非线性有限元方法和Newmark方法计算了系泊缆索张力;最后应用四阶龙哥库塔法计算浮标及其系泊缆索的时域耦合运动方程,得到浮标运动响应和缆索张力.     

船舶水下垂直吊放系统动态响应

分析了与船舶相连的水下垂直吊放系统动态响应,对三维缆索分段动态响应方程采用了凝集参数法和平均切向量技术,在5 m有义波高和4 s超越周期下模拟了吊索的动态张力.结果对避免系统谐振,延长缆索寿命都有重要意义.     

基于凝集质量法的海洋缆索动态响应建模与仿真

提出了一种基于凝集质量法的海洋缆索动态响应研究的模型,该模型采用Kane方法以广义主动力与广义惯性力相平衡的方式得到缆索运动的控制方程。模拟了以拖船-落锚方式布放次水面浮标的时间历程。对浮标结构设计与布放作业有一定的参考价值。     

浮式生产储油装置系泊系统计算分析

系泊系统是FPSO设备的重要组成部分,应用三维势流理论、时域非线性有限元法模拟系泊缆索动力特性,以挪威船级社(DNV)的SESAM程序作为主要工具,对单点分组系泊形式下的FPSO运动响应及系泊力问题进行研究.给出了FPSO六个自由度的运动情况和导缆孔处张力结果,得出作用在FPSO上的波浪漂移力与一阶波浪激振力在同一个数量级都比较大.