超大型海洋浮式结构物动力特性研究综述

对于超大型海洋浮式结构物的研究正日益受到重视。在研制超大型海洋浮式结构过程中需要解决的一项最具挑战性的关键技术问题是它在海洋环境中的动力特性预报方法。国内外许多人士都对这一问题正在开展研究。本文对这一领域的研究现状作一回顾,为进一步开展深入研究提供基础。     

预报超大型浮式结构物水弹性响应方法的比较

超大型海洋浮式结构物(VLFS)在利用海洋空间和开发海洋资源方面有着很大的实用价值.但如何精确有效地计算和预报其在波浪中的水弹性响应是设计过程中的一个非常重要的技术问题.目前,很多学者提出了不同的简化方法来预报VLFS的水弹性响应.文章全面地介绍了关于计算VLFS水弹性响应的解析方法和数值方法的研究现状,并将相应的数值结果与已有的试验数据相比较,进行了分析讨论.     

基于潟湖环境的超大型浮式结构物设计

我国海域存在由大量珊瑚礁堆积而成的环礁,环礁内的潟湖适宜发展超大型浮式结构物(VLFS)。针对潟湖环境,提出2种平台型VLFS的结构形式,基于势流理论计算了潟湖内外极限工作海况下的运动响应,比较了其与传统船型结构的优劣和适用性,可为类似工况下海洋装配式浮式基地平台设计提供参考。     

相邻大型浮式箱形结构物运动响应的数值模拟

应用模态分析方法[1]数值模拟了两个相邻大型浮式箱形结构物在波浪上的水弹性运动响应.在数值模拟时,把结构物近似为弹性体.考虑到吃水相对比较小,计算时作为零吃水处理.文中的两个结构:一个是300米长、60米宽的矩形结构物,另一个则是由三个同样大小的矩形结构拼接而成的L形结构物.计算结果表明:如果把较小的矩形结构物放置在较大的L形结构物的下游,两个结构物相邻自由边之间的相对运动幅值远远小于放置在迎浪一侧时的幅值.     

预报超大型浮体水弹性响应的模态函数展开方法和特征函数展开方法比较

超大型海洋浮式结构物对于开发海洋资源和利用海洋空间有着很大的实用价值,目前国际海洋工程界已掀起了研究超大型浮式结构物的热潮。如何计算浮体结构在波浪中的水弹性响应是设计过程中的一个非常重要的技术问题。Wu,C．,Watanabe,E．and Utsunomiya,T．(1995)提出了利用平板模态函数展开方法预报超大型浮体的水弹性响应;Kim,J．w．and Ertekin,R．C．(1998)提出利用特征函数展开方法预报超大型浮体的水弹性响应。本文对这两种方法进行了系统的比较,分别根据这两种方法计算了浮体结构的挠曲变形及弯矩、剪力的分布,并辐讨了不同参数对于水弹性响应的影响。     

箱式超大型浮体在不平底部海域中的水弹性响应

采用作者们(2007)提出的函数展开法描述箱式超大型浮体漂浮在不平底部海域中的水弹性响应问题.将速度势沿静水面位置展开,其系数是水平位置的函数.根据速度势满足拉普拉斯方程就可将这些系数简化到只有两个未知函数.海底条件和平板动力学方程或联合的自由面条件可以分别在Ⅰ区和Ⅱ区建立两个方程用于确定这两个未知函数.不同区域的解要在公共界面上进行匹配.在求解水弹性问题时,展开法必须要截断,从原理上来说,保留的项数越多,其解可以适用于更高阶的kh,其中k是波数,h是水深.作为一个例子,文中给出了只保留一项的结果,而这正好是人们所熟悉的浅水方程.     

水上新能源浮式结构物系泊系统研究现状和发展综述

随着传统陆地资源的不断开发消耗,水上新能源的开发利用成为新的趋势,由此出现了大量各式各样的水上浮式结构物.系泊系统作为保障水上浮式结构物安全平稳作业的关键,历来是业界重点关注的研究内容.本文针对目前已有的水上浮式结构物系泊系统进行大量的文献综述研究,归纳了水上浮式结构物的类型,从系泊系统的分类、布链方式、水底锚固基础型式和新型系泊系统方面分析了系泊系统的结构型式,讨论了各种系泊缆材料的各方面特点和优劣,根据已有的大量文献分析了系泊系统的静力特性和动力响应,综合根据系泊工程的水深、海底地形、地质、平台功能、风浪流条件、经济性等方面因素,给出各种系泊方式的适用性评价和推荐,并指出现有研究存在的不足,提出当前仍需进一步发展的研究方向.     

箱式超大型浮体水弹性分析的弹性地基梁法

如何快速而精确地估计箱式超大型浮体在波浪中的水弹性响应是设计中需要解决的一个重要问题。在所提出的各种简化分析方法中,弹性地基梁模型是最简单的。本文选择了四种弹性地基梁模型进行比较研究。它们分别称为S_Y_BOEF,T_BOEF,S_BOEF和A_BOEF模型。通过研究发现,由Suzuki和Yoshida提出的S_Y_BOEF模型显得太保守而不适合于实际应用,而其它三种模型是能够合理地估计箱式超大型浮体的水弹性响应的。相比而言,由S_BOEF模型延伸出的A_BOEF模型从概念上的一致性和精度方面都是最好的。弹性地基梁模型的最大优点是简单,可以很方便地在工程设计中应用。     

结构刚度变化对箱式超大型浮体结构水弹性响应的影响

结构刚度改变会导致结构固有频率变化和结构广义刚度的变化。必然会对结构在波浪中的水弹性响应产生影响，本文在某箱式超大型浮体结构单位幅值正弦规则波和不规则波水弹性响应计算的基础上，假定结构质量分布不变，研究了结构刚度变化对箱式超大型浮体结构水弹性响应的影响。得到了一些有价值的结论。     

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.     

超大型浮体结构极限强度研究综述

随着世界人口的迅速增长、内陆资源的枯竭和世界经济的可持续发展,人类逐步加大了海洋资源开发和空间利用能力的投入力度.超大型浮体结构是近几十年来海洋利用中备受关注的海洋结构之一.尽管对超大型浮体进行了广泛的研究,但仍有许多关键技术需要解决,超大型浮体结构的极限承载力就是关键技术之一.本文首先给出了经典的超大型浮体结构构型,其次针对文中的构型给出其载荷特性,然后总结分析了超大型浮体的极限强度计算方法以及试验研究,最后对超大型浮体结构极限强度研究的进展进行了讨论.     

UUV协同探测的现状与发展前景

分析UUV协同探测的特点和分类方法,介绍国外UUV协同探测的应用现状,在此基础上,说明UUV协同探测的发展前景及所需的通信、导航等关键技术。     

箱型超大型浮体在规则波中的运动响应

对箱型超大型浮体的波激振动响应作了理论背景的介绍。根据结构特点与响应特征,用旨性薄板理论简化结构,用边界元法计算流体动力,并用模态综合法计算波激振动响应。在计算中考虑了弹性振动模态与流场的相互作用。对超大型浮体模型试验的数值试验的数值模拟证明了理论计算的可行性和有效性。     

近岛礁超大型浮体连接器载荷研究

对于布置在岛礁附近的浮体,复杂海底地形的作用不可忽略.文章基于RMFC模型,同时将地形作为固定物体,研究了复杂海底地形对布置于岛礁附近的超大型浮体的运功响应和连接器载荷的影响.数值计算结果表明,地形的存在对浮体绕射力存在显著的影响,同时增加了低频区域的连接器载荷.     

超大型浮体柔性夹层连接器力学性能研究

考虑连接器作为超大型浮体最为薄弱的构件之一,研究带有柔性夹层连接器的力学特性,旨在明确柔性夹层对连接器的刚度和应力变化的影响.通过建立钢与柔性夹层的本构模型,采用接触力学分析手段,对连接器进行力学分析,分别获得超弹性橡胶和尼龙作为柔性夹层时连接器的力学特性和刚度变化曲线,并获得不同厚度,初始弹性模量和泊松比对这一结果的影响程度.分析发现,超弹性橡胶与尼龙对于连接器的应力大小具有显著影响,采用超弹性橡胶和尼龙夹层时,连接器的应力水平与应力分布也明显不同,同时材料参数的变化对于连接器的刚度变化影响较大.可根据实际需要,对柔性夹层材料进行参数优化,既得到合理的连接器刚度,又将连接器应力水平控制在合理范围内.