Spar风机非稳态动力响应分析

文章采用多体动力学仿真器FAST,研究5MW OC3 Hywind Spar浮式风机平台非稳态动力响应,计算工况为JONSWAP海浪谱,有义波高6.8 m,谱峰周期10.2 s,流速0.642 m/s,波浪、流和风方向均为0°。研究结果表明在气动载荷影响下,风机运行相比于风机停机时,浮式平台垂荡运动幅值减小,而平台纵荡和纵摇的运动幅度增加到2.1和1.5倍,其他自由度的运动幅度增加到1.2～1.8倍,平台系泊张力响应幅度最大增加到4倍。此外发现相对于风机正常运行情况,风机启动过程中平台的纵荡运动幅值增加19.3%,引起平台大幅度漂移运动,导缆孔张力增加10%。气动载荷主要影响平台6个自由度运动的最值和均值,而对平台系泊张力主要影响其标准差,建议研究浮式风机基础的运动响应及系泊张力应考虑风机运行的气动载荷。     

不同水下特征对三维成像声呐扫测影响的室内试验研究

针对三维成像声呐相关检测指标缺乏试验验证的问题,通过室内模型探讨不同尺寸的立方体与圆柱体试块、不同边界材质和带有缺陷的圆柱形木桩对三维成像声呐扫测结果的影响。研究表明:三维成像声呐系统可有效识别到厘米级的不同形状物体;在对光滑且质地坚硬物体扫测时,声波信号会发生镜面反射导致无法获取有效数据;可有效识别尺寸大于等于5 cm的缺陷并判定缺陷形状和位置。研究成果可为实际工程应用提供参考依据。     

重力式码头墙后减压棱体材料选型

重力式码头设计中,抛填块石作为墙后减压棱体会消耗大量的石料。针对近年来北方平原河网区石料匮乏的问题,提出采用废弃混凝土块作为减压棱体填料的设计方案。结合某内河通用泊位工程的设计变更,从工程技术和经济角度综合论证方案的可行性,通过试运营期沉降位移观测验证码头结构稳定性。结果表明,混凝土块作为减压棱体填料可行,可实现资源的循环利用。     

工程浮吊浅水系泊定位时域运动分析

为考察在风浪流的联合作用下,锚泊定位的工程浮吊的运动,拟建立船舶运动微分方程模型,采用数值模拟方法对船舶运动进行仿真,得到对应波浪参数的船舶运动响应,并分析船舶响应敏感的波浪方向,为浮吊吊装工作提供依据。结果表明在浮吊在迎浪、随浪工况下,出现了较大的纵荡位移;在横浪工况下出现了较大的横荡位移。但是在斜浪工况,船体总体响应幅值不大。浮吊在吊装工况下应该尽量采用斜浪,避免过大的运动响应,影响吊装;同时增加系泊力可以有效的减小浮吊位移。     

低碳型集装箱港区港内道路规划方案优选

合理的港内道路路网结构及交通组织是集装箱港口作业效率提升以及节能减排的重要保证。提出利用集装箱港区生产作业智能体微观交通仿真模型模拟集装箱生产作业流程,并以集装箱港口服务水平和集卡日均碳排放成本作为指标,优选低碳型集装箱港区港内道路规划方案。应用实例表明,集装箱港区生产作业智能体微观交通仿真模型可有效模拟港内作业过程,通过对比分析不同道路规划方案下的评价指标,得到最优的港内道路规划方案,为港区道路规划与设计提供参考。     

抛石棱体分层强夯工艺在重力式码头施工中的应用

重力式码头前后轨道梁的沉降差异是港口建设的难题。前轨道梁作用在沉箱上,沉降量不大,沉降过程在施工期基本能够完成;后轨道梁一般作用在棱体上,考虑到沉箱的安全,一般不采取夯实处理措施,靠回填料自身密实,导致在使用期沉降量明显大于前轨,影响设备运行。若采取灌注桩基础,由于灌注桩需要穿透块石或开山石的棱体,给灌注桩施工带来很大难度。以国投曹妃甸煤码头续建工程为例,采用棱体陆上、水下多层强夯工艺,有效缓解了前后轨道梁沉降差异的问题,获得了良好的经济效益和社会效益,并为类似工程结构设计及施工提供参考依据。     

水深对水上软刚臂单点系泊系统影响研究

在渤海海域服役的大型FPSO作业水深较浅,水深的变化会直接影响FPSO运动性能。为研究水深对FPSO附加质量、阻尼系数、运动幅度以及波浪力等水动力参数的影响,应用AQWA软件,基于三维势流理论,求解FPSO各项水动力参数;利用多体动力学方法,建立FPSO和软刚臂系统的耦合时域运动方程,求解FPSO的六自由度运动及系泊载荷。计算结果表明,附加质量在低频范围内对水深更为敏感;随着水深的减小,6个自由度上的阻尼呈均增大,且在低频时变化比较明显;纵荡响应幅值在低频时远大于高频;随着水深的减小,纵荡运动极值和系泊力均显著增大,各运动平均值有所增大。     

上凸型内孤立波场中顶张力立管极值响应分析

为研究上凸型内孤立波作用下立管的响应问题,建立了顶张力立管在上凸型内孤立波场中的运动方程,流体作用力通过Morison方程求解,上凸型内孤立波引起的速度和加速度用两层流体KdV方程计算;采用有限元法离散控制方程,并用Newmark-β法在时域内求解。通过数值模拟探索上凸型内孤立波作用下顶张力立管的位移、弯矩、应力、顶底端转角等极值响应规律,并分析内孤立波幅值、上下两层流体密度差、顶部张力及壁厚对立管响应的影响。研究结果表明,上凸型内孤立波会引起顶张力立管的位移、弯矩、应力及顶底端转角显著增大;由于上凸型内孤立波引起的海水剪切作用剧烈,导致上下两层流体中立管位移反向。     

低长径比浮式圆柱涡激运动实验研究

为研究低长径比浮式圆柱涡激运动响应,对其进行了水槽模型实验研究。测试了三种长径比(L/D=2.5、2.0、1.5)圆柱在不同来流速度下的运动响应及顺流向、横流向动水压力,从响应幅值、涡泄频率、受力分析等多个角度出发,分析其涡激运动的关键特征。研究表明:涡激运动响应幅值随长径比的减小呈降低趋势,这种趋势在锁定阶段更加明显;涡激运动锁定区前后阶段,涡泄频率与固有频率比值随约化速度呈线性增加,锁定区前St≈0.18,锁定区后St数小于0.18,且随长径比的减小而减小。     

耦合激励下的液舱晃荡新型数值解法

对于液舱内流体运动的模拟,传统频域边界元方法具有很大的局限性即离散求解方程时会出现奇点问题,同时在交界面处所得速度分布精度较低。而去奇异边界元法将传统做法中直接布置于流体计算域表面节点上的奇点移至计算域外部,很好地解决了奇异性问题。该文基于去奇异边界元法,建立了模拟液舱内流体晃荡问题的流体动力学数值模型,并利用FORTRAN语言开发了可模拟任意尺度液舱晃荡的程序。文中模拟了单向激励和横荡纵荡耦合激励下液舱晃荡问题,并将结果与解析解进行了对比。结果表明,数值解和解析解吻合很好,说明了该方法的准确性和有效性。