2024(06):1-8. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240601
摘要:为研究不同环境载荷对漂浮式风渔养殖平台动力响应的影响,以配备不同网衣密实度柔性养殖系统的漂浮式风渔养殖平台为研究对象,基于势流理论研究基础水动力性能,借助OrcaFlex软件建立漂浮式风渔养殖平台的耦合数值模型并进行时域耦合动力分析,得到动力响应结果。结果表明:漂浮式风渔养殖平台垂荡、纵摇和横摇固有周期均能避开常见波浪周期;养殖系统对平台的纵荡、纵摇和系泊缆张力有较大影响,对平台的垂荡影响较小;与风速和波浪周期相比,流速对平台动力响应的影响更显著。
2024(06):9-17. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240602
摘要:为探讨水-空气多介质条件下的封闭舱室水下噪声预报方法,以某10万吨级养殖工船的养殖水舱为研究对象,针对300~900 Hz频段,采用统计能量分析(Statistical Energy Analysis,SEA)法、有限元与边界元耦合法对养殖舱室结构进行辐射声场仿真与试验,将SEA法得到的结构响应速度作为边界元模型的边界条件,研究分析封闭舱室不同介质内的噪声贡献量。通过实船测试结果进行验证:数值仿真虽然存在误差但此差值在误差范围之内;在养殖舱内噪声分布方面,预报值与实测值呈现相同的分布趋势。研究方法对同类型及相似船舶舱内水下噪声预报有一定的参考意义。
2024(06):18-22. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240603
摘要:针对传统漂浮式光伏(Floating Photovoltaic,FPV)平台难以适应复杂海洋环境载荷的问题,创新性地提出一种适用于海洋环境的多模块柔性连接FPV平台,模块之间采用铰接结构进行连接,使光伏阵列可以随波浪运动,从而降低结构间弯矩,提高光伏平台在海洋中的生存性能。采用AQWA软件对不同浪向角下多模块FPV平台的运动响应特性进行仿真分析。结果表明:在一般运行海况下,为了使所提出的FPV运动性能最优,光伏阵列布置方向应与浪向呈30°~60°角;中心光伏最大垂荡位移达1.89 m,光伏组件被海水浸没,应采用较高的光伏支架。
2024(06):23-29. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240604
摘要:针对现阶段随机冰力时域模拟方法单一的问题,将一种经典的时域模拟方法——快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)法,引入海上风机单桩基础随机冰载荷研究中。结合随机冰力模型,采用MATLAB软件平台编写冰载荷时域模拟程序。基于山东省东营市渤中某海上风电场8.5 MW单桩式风机的结构与尺寸,进行算例分析,考虑入射角度作用,得到随机冰力在单桩基础结构上的实际分布情况,对IFFT法模拟随机冰力的精度和速度进行综合评价。结果表明,IFFT法作为一种计算简单快速、结果精确的时域模拟方法,适用于单桩基础随机冰力的计算,且所编程序可实现输入少量参数,快速高效获得冰力数值与分布的目的,具有实用性和推广性。
2024(06):30-33. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240605
摘要:随着海上风电向远海和深水区域发展,针对目前海上风电场运维船登靠技术现状,结合拟建海上风电项目场址的气候特征,深入调研和分析行业内运维船靠泊方式及风机登靠的特点和影响因素,设计一种基于风机基础端的浮式接驳栈桥,解决海上风电运维船的靠离泊、人员登塔作业的安全隐患,提升运维船转运人员的效率,减少运维船靠泊时的顶靠方式对风机的影响,为实现“双碳”目标奠定基础。
2024(06):34-41. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240606
摘要:目前海洋工程结构建模软件Tekla存在一定的局限性,共面构件碰撞校核无法识别、生成的焊缝与实际焊缝有偏差,且需要手动逐条处理,计算效率低下。针对该问题,通过Tekla软件提供的C#接口进行二次开发,同时对轴对齐包围盒(Axis-Aligned Bounding Box,AABB)算法进行改进以识别共面构建的碰撞校核,实现碰撞校核-切割-焊缝一体化功能,从而实现自动化焊缝生成。以某项目为例,通过应用该功能,实现一个单体数万条焊缝仅在几小时内创建完成,效率比重复且枯燥的传统Tekla手动建模方式提升超过6倍。碰撞校核-切割-焊缝一体化功能可更快速、更准确地建立焊缝,在海洋工程结构物建造中减少人力成本和时间消耗,具有很好的工程应用价值与意义。
2024(06):42-48. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240607
摘要:采用流体体积(Volume of Fluid,VOF)水土两相流模型、SST k-ω湍流模型和Herschel-Bulkley模型建立二维海底管道局部冲刷数值模型,模拟黏土质海床管道冲刷,并对管道局部冲刷剖面、升力系数、冲刷坑最大深度等进行对比研究,分析阻流器不同安装位置和长度对管道冲刷特性的影响机制。结果表明:安装于管道正上方的阻流器会加剧管道局部冲刷,而且随着阻流器长度的增加,管道局部冲刷坑最大深度和宽度均增加;安装于管道后方且平行于来流方向的阻流器有助于抑制管道局部冲刷,冲刷坑最大深度和宽度均减小;安装于管道底部的双向刚性阻流器可有效避免管道局部冲刷的发生,当双向刚性阻流器长度在3D及以上时,管道局部冲刷基本不再发生。
2024(06):49-54. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240608
摘要:采用MSC.Patran/Nastran软件对海上风电安装船绕桩起重机基座在极限状态多种工况下的响应进行有限元分析。根据风电安装船绕桩起重机基座实际工作海况,考虑自重载荷、环境载荷和起重机载荷,设计8种工况并对起重机基座结构在极限状态下的响应进行有限元分析,采用直接计算的方法评估基座强度。计算结果表明,基座结构响应满足规范要求,起重机基座能够将载荷有效地传递到主船体及加强结构上,起重机基座与主船体连接处和起重机圆转方过渡位置应力较为集中,需要重点关注。通过有限元计算分析得到的有关结论可用于后续绕桩起重机基座的疲劳寿命分析及结构轻量化研究,具有实际工程意义。
2024(06):55-61. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240609
摘要:以适用于南海海域作业的圆筒型浮式钻井生产储卸油系统(Floating Drilling Production Storage and Offloading System,FDPSO)为对象,研究不同阻尼板锥角下FDPSO垂荡和纵摇幅值变化规律。基于三维势流理论计算FDPSO所受波浪载荷,施加由不同方法计算得到的黏性阻尼,计算FDPSO的运动响应传递函数,采用谱分析方法预报垂荡、纵摇运动,计算不同锥角下二阶波浪载荷引起的纵摇运动响应。计算结果表明:圆筒型FDPSO垂荡运动相对较强,不过抗摇性能良好;阻尼板锥角的增大不利于FDPSO垂荡和纵摇运动响应的控制,二阶波浪载荷对圆筒型FDPSO纵摇运动响应具有较大的影响,应给予关注。
2024(06):62-71. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240610
摘要:针对南海深水导管架平台,从健康管理系统设计关键技术方面进行阐述与深入研究,提出适用于深水导管架平台系统设计的总体思路与具体技术路线,并对综合监测子系统和数字孪生子系统的设计开发方案进行阐述。为南海深水导管架平台的运营和维护提供更有效的方法和工具,有助于提高海洋油气生产的安全性、可靠性和可持续性。
2024(06):72-78. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240611
摘要:采用虚拟干涉检查方式对船舶加换装对象进行三维动态预演,提前发现加换装过程中可能出现的设备更换空间不够、被阻挡等干涉情况。由于船舶生产设计整船模型量大、面片多,常用的干涉算法运行效率低。为了提高加换装动态干涉检测效率,并考虑碰撞准确性和严谨性,提出基于轴对齐包围盒-有向包围盒(Axis-Aligned Bounding Box-Oriented Bounding Box,AABB-OBB)的混合层次包围盒算法对虚拟对象进行动态碰撞检测。经验证,该方式能够在复杂虚拟环境中快速进行碰撞检查,并生成碰撞干涉结果供生产设计人员对加换装设备周边船体结构进行优化,及时精准规避可能存在的干涉问题。
2024(06):79-83. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240612
摘要:以渤海海域某海上油气田开发项目为研究对象,建立海上油气田开发电碳总成本模型,对比分析4个海上油气田开发项目在岸电模式下绿电消费的碳排放与经济效益,并阐明绿电价格与碳交易价格对经济效益的影响。结果表明,电碳总成本与绿电消费比例呈负相关,绿电消费可平均减少约80%碳排放量,且外购绿电对海上油气田开发项目的经济效益提升较为明显。随着碳交易市场与绿电绿证交易制度趋于完善,经济效益将存在更多上涨空间。若考虑绿色电力消费的环境溢价增加,绿电价格上涨将对经济效益有负向影响。
2024(06):84-90. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240613
摘要:海上大流量天然气处理上部模块结构复杂、控制设备繁多、控制要求高、安全要求高,其集成控制系统关键设备的选型及配置结果直接影响系统的控制性能和运行成本。基于此,综合考虑大流量天然气处理上部模块集成控制系统关键设备的成本及失效率,以成本低、可靠性高为优化目标,建立关键设备选型多目标优化模型。使用层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)法确定成本与可靠性之间的权重,改进并运用精英个体保留策略的遗传算法对模型进行优化求解。以某大流量天然气处理上部模块的集成控制系统关键设备选型问题为测试算例,验证了提出模型的正确性和优化算法的有效性,为控制系统关键设备选型提供理论依据。
2024(06):91-95. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240614
摘要:建立平坦海床上不埋设海底双层管道的非线性数值计算模型,采用有限元法分析初始水平不直度和管-土相互作用参数对海底双层管道侧向屈曲的影响。结果表明:管道初始缺陷幅值和波长越大,侧向位移越大,管道屈曲变形更集中;当缺陷波长和缺陷幅值恒定时,若增大土壤摩擦因数,管道屈曲段长度随之缩短。研究结果对海底双层管道的设计和工程建设具有指导意义。
2024(06):96-101. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240615
摘要:对某铺设为弧形的管道,根据拖拽后的实际几何形状,采用有限元方法计算管道弯矩与轴向力。经计算,弯矩为控制载荷,最大载荷位置出现在管道拐点区域。对不同偏移距离进行敏感性分析,随着上拱区域管道向下凹偏移,最大弯矩由60.2 kN?m增大至62.8 kN?m,随着下凹区域管道向上拱偏移,最大弯矩增大且较为明显,由64.4 kN?m增大至74.4 kN?m,增大15.5%。计算表明,在管道最大偏移区域,偏移量对管道弯矩的影响更显著。
2024(06):102-108. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.06.20240616
摘要:针对导管架建造过程中一定数量的大直径钢管采用样板图绘制内外坡口线效率低的问题,提出满足生产要求、实操性强、便捷的近似内外坡口线绘制方法。分析国内已有的导管架数据发现,该类钢管都是管与平面相交的类型,直径≥2 m。通过几何分析和大量的数据对比,得到如下结果:当轴交角在一定的范围内时,钢管外表面0°点和180°点距离最短的线与理论外坡口线十分接近,可替代理论外坡口线用于生产;当轴交角在一定范围内时,选定一个固定值绘制的近似内坡口线与理论内坡口线也十分接近,可替代理论内坡口线用于生产。这2种线绘制过程较为方便,可大幅提高作业效率。