- 王天英;王树青;
在详细研究影响平台综合性能的诸多因素基础上,克服现有半潜式平台存在的不足,结合自升式平台甲板可以自由升降的优点,开发了具有自主知识产权的自升式半潜多功能深海浮式(JCSM)平台。JCSM平台结合了自升式平台与半潜式平台的优势,并以平台综合性能的提升为目标进行了细节上的优化,稳性裕度大且运动性能优良,可适应干式采油、湿式采油和干湿组合式采油等不同采油模式,并同时具有钻井、早期生产、修井、油气处理与油气储运等多种功能。在详述JCSM平台的组成及性能特点的基础上,对JCSM平台进行了稳性与运动性能数值分析,并与传统半潜式平台相比较,验证了所研发新型平台性能的优越性。研究为未来海洋油气田开发提供了一种新的选择,并对全新概念的浮式平台开发有借鉴和指导意义。
2020年05期 v.38 134-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 941K] [下载次数：487 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 韩意;张磊;吴伟东;
在热带地区开展水运工程设计施工项目,经常会遇到珊瑚砂地质,其力学特性较为特别,强度低、易碎、黏性低,力学指标变异性较大,国内现有设计规范对珊瑚砂地质条件特殊性考虑不足,设计人员在相关设计参数选取时经常忽略采用可靠度理论进行结构安全复核。以马尔代夫机场扩建项目为案例,运用可靠度理论分析了珊瑚砂力学指标的高变异性对钢板桩结构稳定可靠度的影响。根据分析,在珊瑚砂地质条件下,按照《码头结构设计规范》(JTS167-2018)进行稳定性计算,得出的结果偏于危险,应引起结构设计人员的重视。在进行结构设计时,应同时按照《港口工程结构可靠性设计统一标准》(GB50158-2010)复核板桩结构可靠度。同时,珊瑚砂较小的黏性,在进行结构可靠度计算时可以忽略。
2020年05期 v.38 142-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 911K] [下载次数：176 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 王家全;陈胜前;唐毅;黄世斌;黄钦政;
为研究北部湾地区海砂填料的动力特性,采用高级动态三轴测试系统开展循环荷载下的动三轴试验,研究不同围压及不同动应力幅值对海砂动力特性的影响规律。试验结果表明:轴向累计应变随围压增加而减小,围压150 k Pa时振次10 000后应变仅为3%;随着动应力幅值的增大轴向累积应变随之增大,且达到破坏标准的时间越短。动弹性模量随着动应力幅值和围压的增加而增大,不同围压下动弹性模量随动应变的增加出现先骤减再略减后稳定的发展趋势,εd> 0.3%后开始趋于稳定;不同动应力幅值下动弹性模量出现先增后减直至稳定的趋势,其中动应力幅值对动弹性模量有明显的影响,围压影响相对较小。孔压比随动应力幅值增加而减小,随围压增加而增加。
2020年05期 v.38 149-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K] [下载次数：162 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ]
- 单铁兵;
系泊系统是半潜式支持平台抵抗恶劣海洋环境作用、限制平台偏移、实现海上定位的重要设备,辐射状多点系泊是常用的布置方式。针对该平台系泊系统开展了设计方法和分析流程研究,阐述了系泊系统配置设计,包括系泊缆的数量、抛出长度、单根系泊缆的刚度、直径、破断负荷、定位锚的型式、最大抓力等;系泊系统的布置设计,包括系泊缆之间的水平夹角、系泊绞车、导缆器、定位锚的位置等;同时归纳风载荷、流载荷以及波浪慢漂载荷的常用估算方法;总结适用于该类平台系泊系统设计的规范要求。将上述方法和流程应用于某型半潜式支持平台系泊系统的开发和设计,采用系泊定位分析程序MIMOSA对该系统的定位能力进行分析,研究了系泊缆形状、夹角等参数随张力的变化特征,同时系泊缆按照船级社的规范要求进行衡准,反复调整和优化系泊系统的配置和布置方式,直至系泊系统满足要求,最终设计出较合适的系泊系统。相关方法、流程和结论为实际工程项目提供重要的设计思路。
2020年05期 v.38 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 3272K] [下载次数：555 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 吕合媛;卢文月;李欣;
以方形立柱作为研究对象,对其在聚焦波作用下的波浪力特性进行研究。研究主要基于计算流体力学数值方法,对聚焦波作用下方形立柱在固定、单自由度纵荡、单自由度垂荡三种运动状态下所受波浪力进行研究。利用phase-inversion逆相位分解方法对其高阶力特性进行分析。首先对聚焦波生成方法、数值计算方法与参数设置进行简要介绍,其次展示了三种运动状态下立柱在聚焦波作用下所受波浪力,并对其进行分析,最后利用phase-inversion逆相位分解方法获得高阶波浪力成分并对其载荷特性进行分析讨论。研究发现逆相位分解方法可以有效分离波浪力高阶成分,不同运动状态下立柱所受波浪力会有显著不同。
2020年05期 v.38 12-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 4341K] [下载次数：213 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 盛楠;李欣;卢文月;郭孝先;魏汉迪;
以浮式半潜平台为研究对象,针对影响气隙结果的波浪非线性效应进行研究分析。通过分析平台气隙响应特性,确保平台在极端海况下的安全性。首先通过数值计算与模型试验,对一座浮式半潜平台在极端海况下的气隙响应进行计算与测量;进一步对平台附近18个典型位置的波面升高响应进行统计分析与概率分布拟合处理;最终求得反映各处波浪非线性强度的非线性因子值,并与OTG-13规范中的建议值对比讨论。结果发现的计算值与建议值并不完全一致,由于波浪受平台运动及平台结构扰动影响,平台下浮体附近处波浪非线性效应较强,计算值较建议值大,需要重点考虑分析。相应地,距离平台结构较远位置处的计算结果与建议值一致。
2020年05期 v.38 24-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 3764K] [下载次数：176 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 安筱婷;赵伟文;万德成;
随着海上风能的开发向深水发展,支撑风机的载体平台越来越受到关注。在经济性与安全性、稳定性的多重要求下,张力腿平台(TLP)在海洋风能资源的开发中体现出了重要地位。采用基于开源平台Open FOAM开发的计算流体动力学(CFD)水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU对一座处于中等水深下的风机基础水下TLP(STLP)的运动响应进行了数值模拟与研究。文中使用弹簧锚链模型模拟STLP的垂向系泊锁链系统,模拟该平台在不同波浪环境下的运动响应情况。首先将STLP单自由度自由衰减CFD模拟结果与已有全耦合时域分析结果进行对比,验证了naoe-FOAM-SJTU求解器及使用弹簧模型模拟STLP系泊系统的准确性与可靠性。随后在考虑非线性波浪载荷的情况下研究极端海况下与一般作业海况下STLP的运动响应情况,计算工况中的风机基础所受弯矩及锚链受力情况,并详细展示流场、速度场信息,分析高阶波浪成分、不同海况等条件对于STLP运动性能的影响。研究结果表明,TLP在中等水深中具有良好的运动性能,naoe-FOAM-SJTU求解器可以有效模拟水中生产平台在波浪环境下的水动力问题,并可以对整个流场进行可视化展示与分析。
2020年05期 v.38 35-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 7500K] [下载次数：359 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 陈欣桐;李欣;胡智焕;吴骁;
异重流广泛存在于江河入海口附近,速度快、破坏力强,给近海工程的施工作业带来不小的难度。为了研究系泊结构物在异重流作用下的运动响应,基于图像处理技术,采用开闸式异重流模型试验方法,将异重流和结构物作为研究对象。利用图像处理技术处理由高速摄像机拍摄的结构物运动图片,从而获得结构物运动的时历曲线。对比讨论了不同密度比的异重流对结构物运动的影响,同一密度比的异重流对处于不同深度结构物运动的影响。研究结果表明:结构物运动受异重流密度的影响较大,结构物的运动幅值随着密度的增大而增大。处于高密度流体非混合层的结构物受到异重流的作用会产生大幅度的顺时针旋转和正x方向偏移;位置较高的方柱受到淡水的主导作用,会产生逆时针旋转和负x方向偏移。位于盐水与淡水剧烈混合区域的方柱并不会产生单一方向的偏移,而是在平衡位置附近波动。
2020年05期 v.38 50-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 4553K] [下载次数：132 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 潘昀;刘灿;杨熙;施圣钤;沈良朵;桂福坤;
人工浮鱼礁型式多样,适应水深范围广,优化锚泊方式可规模化建设浮鱼礁群,是海洋中上层生境构建的重要手段。中上层浮鱼礁投放于近海,属于海岸工程范畴,抗浪性能是其结构设计的关键。根据有限单元法和集中质量点法,详细阐述和推导了中上层浮鱼礁各构成组件连接位置处点或单元的相互耦合受力和运动处理方法,以及浮鱼礁出水条件的判别方法和水质点速度、加速度的修正方法。建立的波浪作用下三维浮鱼礁动力响应数值模型与其在波浪水槽中的物理模型试验对比,验证了数值模型的正确性。最后建立了一种新型锚泊方式的浮鱼礁动力响应数值模型,分析了浮鱼礁摆动角度、锚绳拉力、网衣系缚点总拉力的历时变化。研究结果可为中上层浮鱼礁优化结构形状和搭配浮体、配重提供判断依据。
2020年05期 v.38 61-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1608K] [下载次数：297 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 陈本毅;赵西增;刘竹琴;周琪坤;卞婧;
柔性水囊潜堤由橡胶制成,内部充水,具有结构简单、造价低廉等优点,能较好满足人工岛、跨海桥梁、海洋平台等基础设施建设工程对简单便携、拆装方便的临时防波堤的需求。为了探究柔性水囊潜堤的消波特性,在溃坝水槽内开展溃坝波与半圆柱形柔性水囊潜堤相互作用的试验研究,重点探究柔性水囊潜堤与溃坝波相互作用过程中水位变化特性,并与半圆柱刚性潜堤的性能进行比较;同时分析柔性水囊潜堤内部初始水压和浸没深度等参数对其消波性能的影响。结果表明:柔性水囊潜堤能够用作临时防波堤来衰减波浪;与半圆柱刚性潜堤相比,柔性水囊潜堤在降低溃坝波无量纲最大水位、提高消波性能方面更具优势;内部初始水压是影响柔性水囊潜堤消波性能的重要因素,适当降低内部初始水压,有利于增强柔性潜堤的变形程度,进而增加波能耗散,可获得更好的消波效果;而增加浸没深度即潜深,会使得柔性水囊潜堤对溃坝波的影响程度降低,消波效果减弱。
2020年05期 v.38 71-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K] [下载次数：205 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 宁旭;曹留帅;万德成;
在风机大尺度化与风场大型化的趋势下,如何通过合适的控制策略以降低尾流损失成为关键问题。以包括30台NREL-5MW风机并采用5行6列平行四边形布置方式的小型风场为研究对象,基于显示尾流模型,以各风机偏航角度为优化参数,风场总功率为目标函数,使用粒子群优化算法对比分析了偏航控制对不同风速、风向、湍流强度下的风场性能提升效果。结果表明,偏航控制优化可在风向与风机行或列方向平行时发挥明显效果,当风机行列间距为4倍风轮直径且湍流强度为5%时,在不同风速下偏航控制可分别将风场总体发电量提升15%～20%,但对于布置间距大于7倍风轮直径或湍流强度高于15%时的风场,其作用十分有限,总体发电量提升在5%以内。
2020年05期 v.38 80-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 3119K] [下载次数：605 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：16 ] |[阅读次数：0 ] - 付云雷;朱霄霄;陈帅;刘然;
钢悬链线立管(steel catenary riser,简称SCR)是一种优质的深水开发设备,近几年广泛用于深海环境下油气资源的开采。在浮式平台的周期性升沉运动和海浪海流的载荷作用下,立管的触底区会产生较为严重的疲劳破坏问题。为保证深海立管的高效与安全运行,清管作业是一项必要的维护手段。目前对于清管载荷作用下钢悬链线立管的位移变化规律研究比较匮乏。基于ABAQUS有限元软件和缩比试验准则,设计并开展有关清管载荷作用下钢悬链线立管的位移变化规律的缩比模型试验研究,从清管载荷的大小和作用位置等角度分别研究立管的X向与Y向的位移变化特征。研究结果表明,清管器在立管的触底段中运行并逐渐靠近触底点的过程中,清管器所在立管处的X向与Y向的位移会产生逐渐减小的趋势;当改变清管载荷的大小时,对于立管的同一位置来说,清管载荷的变化会导致立管的X向位移产生较Y向位移更加显著的变化;在清管器通过立管某一位置的前后过程中,X向位移变化呈现先增大后减小的趋势,而Y向位移仅在清管器通过该处时会有明显的减小。
2020年05期 v.38 91-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2315K] [下载次数：150 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 赵伟杰;肖龙飞;赵国成;刘明月;
为使深海采矿作业更为高效、环保,提出了一种用于深海采矿的循环式水力集矿系统设计方案。该系统主要由集矿头、矿—沙分离器、水—沙分离器、水泵以及连接各部件的管道组成。采用基于欧拉法的液固两相流计算模型对该系统的关键问题,即矿—沙分离器和水—沙分离器的泥沙颗粒流动进行数值研究。相间拖曳力采用Richardson-Zaki模型。液相与固相湍流分别采用标准k-ε模型和Tchen湍流响应模型。该模型经验证对于直径0.165 mm与0.27 mm细颗粒具有较高精度。利用该模型,以0.165 mm泥沙颗粒为例,得到了两种分离器的分离效果与入口流速之间的规律,分析了两者颗粒浓度分布与流场特征。结果表明,两种分离器的性能均与入口流速有关,在选取适当入口条件时均可取得良好效果。
2020年05期 v.38 99-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 3513K] [下载次数：452 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 王永发;孙震洲;汤群益;陈杰峰;
与国内已建成的海上升压站相比,脚靴式海上升压站导管架对桩和套筒间的灌浆连接强度要求更高,完全套用单桩风电结构的分析方法会使结构设计不准确。由于桩和套筒之间设置有剪力键,当特殊情况时还需增加灌浆连接增强钢筋,在地震及撞船作用下容易导致灌浆接触界面分离等破坏,当前尚未有针对此类情况系统的灌浆连接强度校核方法。以某脚靴式海上升压站为例,分析其在在位、撞船、地震、疲劳等多个主控工况下灌浆连接、剪力键及增强钢筋的强度及稳定性,结果表明该海上升压站灌浆连接段满足设计要求,并研究了各参数对灌浆连接段强度的敏感程度,为今后脚靴式海上升压站各主控工况下的灌浆连接段强度分析、优化设计提供参考与借鉴。
2020年05期 v.38 107-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1235K] [下载次数：151 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 黄方平;鲍灵杰;彭天好;陈俊华;姜楚华;
为了促进深远海养殖装备朝智能化方向发展,解决电能供给困难的问题,克服抗风浪网箱受波流耦合作用对太阳能和风能利用的局限性的问题,针对养殖区域的低流速海域,提出了一种适用于深远海可升降网箱的横轴半潜式潮流能发电装置,建立了Savonius型水轮机叶片受力数学模型,分析了叶轮中心与水面的距离对水轮机捕能效率的影响,利用Fluent软件数值模拟了导流增速浮体的速度场情况,设计了发电装置整体结构及锚泊系统,搭建了发电装置试验模型,开展了物理模型试验,测试了不同水流速度情况下与叶轮相对离水距有关的各参数变化情况,并对试验数据进行分析。试验结果表明,在不同的水流流速下,随着离水距的不断增加,捕获功率呈先增加后减小的趋势,当叶轮中心高出水面1/4个叶轮直径时,叶轮的输出功率最大。
2020年05期 v.38 116-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 3581K] [下载次数：379 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 郭健;何威超;
近年来全世界范围内船撞桥事故时常发生,尤其是大型跨海桥梁,对其进行合理的船撞桥风险评估逐渐成为桥梁安全运营的重要保障之一。通过对近年国内外船撞桥案例调研分析,确定了影响事故的多重因素,建立包括4个二级风险评价指标和18个三级指标的层次化评价指标体系,并运用层次分析(AHP)法和熵权法,对各评价指标进行主客观综合赋权,明确各个风险因素对船舶撞击的重要性程度,基于模糊数学理论对船撞桥风险进行多层次综合评判。以浙江省舟山朱家尖跨海大桥为工程背景,结合该桥某年船舶通航统计数据,运用上述方法进行船撞桥风险评估,计算表明朱家尖跨海大桥平均风险评价值为4.22,属于可接受中风险水平,并提出了相应的风险控制对策及措施。
2020年05期 v.38 125-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 766K] [下载次数：547 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：16 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据