摘要:为提高海上浮式风机（Floating Offshore Wind Turbine，FOWT）的系泊效率和经济效益，以NREL 5 MW海上浮式发电机组OC3 Hywind系泊系统为研究目标，研究一种新型多系泊线共享锚点的系泊设计方式，即风电场中多个相邻风机共享锚点，将多线锚净力定义为作用在该锚上的系泊线张力的矢量和，并在SIMA RIFLEX软件中进行时域响应模拟，对多线共享锚点系泊系统进行动力响应分析和成本评估。结果表明：对于大规模海上风电场，采用3线和4线共享锚点的设计可使所需锚点的数量分别降低66.7%和75.0%；与传统的单线锚系泊相比，3线和4线共享锚点的设计均使多线锚载荷减小；对于风机数量为100个的大规模风电场而言，采用3线和4线共享锚点的设计可使风电场中锚的总成本分别降低55.94%和63.49%。该研究可为共享系泊设计在海上风电场中的应用提供参考。

摘要:针对固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下产生的具有倒立摆运动特征的纵摇，研究采用主动转动惯量驱动系统（Active Rotary Inertia Driver，ARID）对海洋风机纵摇进行控制的问题。ARID控制系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生控制结构摆动的最优力矩，从而减小海洋风机的纵摇运动。基于拉格朗日原理建立海洋风机-ARID控制系统的理论分析模型；采用Simulink对海洋风机-ARID控制系统的有效性进行验证，并分析系统参数（控制算法参数、转动惯量比等）对控制效果的影响规律；设计海洋风机-ARID控制系统的振动台试验，设置多种载荷激励形式，验证控制系统的稳定性与广谱有效性。数值模拟和试验结果均验证了所建立的分析模型的正确性，表明ARID控制系统对风机的纵摇运动具有显著的控制作用，为ARID控制系统在具有倒立摆运动规律的工程结构中的应用奠定理论基础。

摘要:通过可靠可控的技术手段，实现浮式风机系统支撑平台的运动抑制，对保障浮式风机的安全性与可靠性具有重要意义。综述各类主要浮式风机运动抑制方法与技术，介绍各种方法的基本原理、技术特点、研究现状和应用情况，以期为相关领域研究人员提供技术参考和研究思路。

摘要:为降低大型海上换流站海上安装风险，采用OrcaFlex软件对三峡如东海上换流站的运输和浮托安装的关键阶段进行耦合水动力分析。通过实船监测系统对运输过程中换流站的倾角和加速度，浮托安装过程中的海洋环境条件以及驳船和换流站的运动进行全方位、全过程监测，并将实测结果与数值模拟结果进行对比，二者对比良好，进一步验证了数值计算的可靠性。

摘要:研究浮式风机整机码头系泊方案及环境载荷作用下的动力响应。考虑钢缆-尼龙缆复合缆、非线性护舷，设计高位系泊和低位系泊两种浮式风机的码头系泊方案。考虑风浪流环境载荷，计算浮式风机整机码头系泊的动力响应，分析系泊方式、浪向、谱峰周期等参数对浮式风机运动、机舱加速度、缆绳张力等的影响。结果表明：针对给定的环境参数，浮式风机各自由度运动极值都不大，在90°浪向下浮式风机的运动最明显；高位系泊比低位系泊更安全，在施工允许的情况下，采用较高的系泊位置是有利的。所作研究为浮式风机系统码头系泊方案提供参考。

摘要:针对不同腐蚀形式对海上风电大直径钢管单桩基础承载特性的影响进行研究。基于Abaqus大直径钢管单桩有限元数值模型，分析均匀腐蚀、局部腐蚀以及均匀腐蚀与局部腐蚀联合作用对大直径钢管单桩水平和竖直承载特性的影响规律。结果表明：均匀腐蚀对单桩基础桩顶挠度影响显著，当腐蚀时间达20 a时桩身最大挠度增幅为15.9%，此时在局部腐蚀作用下其增幅仅2.0%；均匀腐蚀对单桩基础竖直沉降量影响较大，当腐蚀时间达20 a时桩顶沉降量的最大增幅为21.8%，此时在局部腐蚀作用下其增幅仅4.1%；在水平载荷作用下，局部腐蚀和均匀腐蚀均会导致桩身最大应力增大，且无论在水平载荷还是在竖直载荷作用下，在局部腐蚀处均出现小范围的应力集中现象。研究成果可为海上风电大直径钢管单桩基础防腐措施提供理论支持。

摘要:考虑到柔性网衣在水流作用下易发生变形，会造成网箱有效体积减小并伴随网衣撕裂风险，因此研究网衣周围流场变化及网衣变形特性具有重要意义。基于剪应力SST k-ω湍流模型，结合ANSYS Workbench的单向流固耦合（Fluid-Solid Interaction，FSI）方法，将网衣所受压力作为输入载荷施加在平面网表面，研究在不同流速、网衣密实度和攻角情况下平面尼龙无结网衣的流场特性，对大变形非线性网衣结构的有限元模型进行分析。结果表明基于FSI的单向耦合数值模拟用于平面网衣变形及流场特性分析具有可行性，网衣造成的流速降低现象在不同攻角条件下的差异较明显。得到网衣水动力系数在不同流速、网衣密实度和攻角下的变化情况，以及平面网的等效应力分布特点和变形随攻角变化的特性，发现从网衣中心网线至边缘位置网线处的应力由大逐渐变小，最终在网线固定端附近发现应力最大位置。

摘要:为解决海上发射装置热发射时结构安全设计问题，明确海上发射装置在热发射过程中受到射流冲击的影响，围绕单喷管火箭发动机尾焰流场特性展开研究，运用计算流体力学方法基于k-ω Shear Stress Transfer（SST）模型对三维单喷管发动机的尾焰流场进行数值模拟，得到发射过程中尾焰流场温度、速度、压力随发射高度的变化规律。模拟结果表明，喷管出口距甲板距离对流场激波结构有重要影响，当距离超过5de（de为喷管出口直径）时火箭尾流温度和速度迅速下降，当距离超过30de时射流恢复甲板环境压力。模拟结果可为后续海上发射平台安全设计与导流装置创新提供试验参考和理论依据。

摘要:对悬挂于半潜式生产平台内侧的钢悬链线立管（Steel Catenary Riser，SCR）的安装过程进行研究，给出对应的SCR张力转移、提升和横向牵引就位方案。采用数值方法对上述过程进行模拟分析，分空管和注水两种工况给出SCR顶部张力、平台缆绳与旁通最小净距和立管顶部倾角结果，以进一步验证所提出安装方案的可行性，同时给出对应的立管提升系统的最大张力需求基准。基于研究成果完成的立管提升方案应用于超深水油气田项目“深海一号”，进一步验证所提出方案的可行性。

摘要:为解决海上发射支持平台热发射时的设计安全问题，明确海上支持平台在运载火箭热发射过程中受到的超声速热流冲击作用，建立四喷管火箭发动机尾喷射流数值模型，计算距离甲板5 m、10 m和15 m不同情况下的射流温度、压力和速度分布。模拟结果表明，喷管与甲板距离对流场激波结构有重要影响，当距离超过10 m时，火箭尾流压力和温度分布显著下降。模拟结果对后续实施热发射时海上发射支持平台安全设计与导流结构创新具有重要参考价值。

摘要:对长大海升号起重船进行改造，以提高其海上风电施工能力。为确定改造后起重船可临时锚泊的允许海况，介绍一种基于时域模拟和概率统计的海上作业允许海况评估方法，并将其应用至改造后的起重船临时锚泊作业中。选取合适的波浪种子数，采用时域耦合分析方法对锚泊起重船的运动、锚链张力和卧底锚链长度进行计算，提取时域响应最值，采用经验分布拟合方法评估指定不超越概率下每种海况的极值响应，并与规范规定的安全准则进行比较，从而获得以有义波高和谱峰周期描述的可作业允许海况。结果表明20个波浪种子是足够的，得到的允许海况可为临时锚泊作业决策提供参考。

摘要:采用模块化设计思路，提出半潜式医疗平台开发新思路。借助计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）技术对病房通风系统的效果进行数值模拟，并对比不同方案通风系统的效果。在最佳设计方案的基础上，进一步分析半潜式医疗平台在复杂海洋环境中的水动力学响应，重点分析其水动力性能对人员舒适程度的影响规律。结果表明：当进风口与排风口布置在同侧时，通风效果对伤病员最佳；该医疗平台具有良好的水动力性能，可满足医疗工作的稳定性要求。

摘要:针对某边际油田无人生产平台管式分离系统的运行压力和布置方式的特殊要求，提出一种支撑框架设计方案，并通过有限元法开展静力分析、模态分析和瞬态动力分析，以探究管式分离系统-支撑框架的静力和动力特性。结果表明：该支撑框架设计方案满足静刚度和强度要求；结构整体的特征频率不低于6.9 Hz，远高于管道内部段塞流动的冲击频率；尽管存在动力放大效应，但在段塞激励冲击下，结构的变形和应力符合动刚度和强度要求。

摘要:为解决海缆护管后安装过程中浮式起重船抛锚对平台周围海底电缆等带来的风险并降低护管安装成本，对比分析锚系船、动力定位船和平台后安装等3种方案，得出平台后安装方案在作业工期、费用、安全性方面具有较大的优势。对海缆护管平台后安装新工艺进行设计和理论分析，并通过实践验证安装。结果表明，该新工艺既能规避浮式起重船吊装作业的高风险，又能大幅降低作业成本，安装1根护管可节省船期3 d。该新工艺可为在役平台的海缆护管后安装提供重要的借鉴，有望在今后的类似工程项目中推广。

摘要:基于南海东部某海域的钻井资料，运用热力、结构力学理论，建立水下井口的热-结构力学轴对称有限元模型，运用ANSYS软件对海床以上井口的轴向热膨胀力进行计算。采用经典理论计算套管串由于热膨胀在井口产生的力，对环空密封总成的长期密封完整性进行评估。结果表明，在4 285 m井深和正常温度压力条件下，由于流体热循环在套管挂处产生向上的力为2 811 kN，而环空密封总成锁环工作能力为3 247 kN，因此，环空密封总成锁环可抵抗热膨胀产生的向上的力。为确保油井生命周期的井口安全，提出在套管挂顶部下入锁紧补芯，以限制套管挂和密封总成在生产过程中由于热膨胀而向上移动。上述评估方法及措施为水下井口在生产过程中的密封完整性评估提供参考。

摘要:相对于单原理油水分离方法而言，利用旋流+膜联合原理进行油水分离是一种新的油水分离方式。为提高井下油水分离性能，探讨一种联合原理的油水分离器。建立旋流+膜联合油水分离器的物理数学模型，并用数值模拟的方法计算其中的流场分布规律，针对不同分流比、入口流速和入口含油体积分数对其性能进行系统研究。结果表明：分流比的变化影响第一级和第二级出油口相汇流动规律，应用时应进行性能核算从而保证两级分离的效果；随着入口流速的增大，旋流+膜分离性能逐渐更优，若流速过低，则旋流+膜分离性能较差；随着入口含油体积分数增大，旋流所分离的油相占比减小，留给膜分离的油相占比增大，即含油体积分数较大时，旋流+膜联合油水分离的应用更有必要。