中国海洋平台
  • 主管单位:中国船舶集团有限公司
  • 主办单位:中国船舶集团有限公司第十一研究所
  • 发行周期:双月刊
  • 快捷分类:石油、天然气类
  • 国际刊号:1001-4500
  • 国内刊号:31-1546
  • 创刊时间:1986年
  • 邮发代号:4-917
  • 出版地区:上海
  • 期刊开本:大16开
  • 出版单位:《中国海洋平台》编辑部
  • 发行单位:《中国海洋平台》编辑部
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    • 浮子获能评价指标研究与参数优化

      王凯峰,张保成,苗雨,邓子伟

      2022(01):1-5, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.01.20220101

      摘要:

      结合有义速度的定义及最优阻尼理论,推导出一种新的浮子获能能力评价指标,该指标包含浮子的水动力学响应和海浪的波谱信息,可同时表征浮子的能量俘获性能及海况的能量分布特性,更全面地反映特定海域浮子的获能性能。为验证该评价指标的实用性,以其为目标函数,开展浮子结构优化设计。结果表明,以新指标为目标函数进行浮子结构优化设计可提高特定海域浮子的获能能力,并可简化浮子参数优化的过程。

    • 海上风电管类零件的电弧焊复合激光冲击锻造修复试验

      屠艳,李国锐,谢地辉,张永康

      2022(01):6-11, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.01.20220102

      摘要:

      针对海上风电管类零件的修复问题,采用电弧焊复合激光冲击锻造工艺对Q235钢管进行修复。研究激光冲击频率对焊缝几何形貌、显微组织和显微硬度的影响,同时将电弧焊复合激光冲击锻造与电弧焊修复进行对比。结果表明:焊缝的熔宽和熔深随激光冲击频率的增高而增大,余高和余高因数随频率的增高而减小,熔合区、部分熔合区和热影响区的硬度随频率的增高而增大;与电弧焊修复相比,电弧焊复合激光冲击锻造获得的熔覆层金相组织更细小,表面微裂纹明显减少,显微硬度更高(平均显微硬度提高9.39%)。

    • 边际油田开发中可移动采储平台基础型式对比

      谷城,郭星宏,李书兆,窦宏波,杨旭,袁长富,王忠涛,于龙

      2022(01):12-18, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.01.20220103

      摘要:

      以南海北部湾某边际油田开发为例,从地基承载力、在位运动响应、钢材用量等3个关键角度,对2种基础型式的可移动采储平台进行对比分析。研究结果表明:沉垫基础对地基表面平整度要求较高,桩靴基础场地适应性更强;当场地存在薄软泥表层时,沉垫基础须增设裙板抗滑;桩靴基础需要对是否会发生穿刺破坏进行评估;沉垫基础平台在位运动性能优于桩靴基础平台;桩靴基础平台用钢量小于沉垫基础平台。在可移动采储平台基础选型设计中,应综合考虑具体油田参数和环境地质条件等因素。

    • 自升式风电安装平台半浮态作业安全性评估

      朱俊峰,周锋,李飞,施兴华

      2022(01):19-23, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.01.20220104

      摘要:

      为解决目前在规划风场海域作业的自升式海上风电安装平台不能满足现有的海上风机设备安装的问题,提出一种自升式风电安装平台半浮态作业方案。采用Sesam的Wadam模块进行波浪载荷预报,计算得到不同吃水下的波浪载荷。分析风力方向为90°(横风)时,不同吃水下的风电安装平台的风载荷和流载荷。在此基础上,建立整船有限元模型,采用Genie自带的分析模块Wajac进行桩腿支座反力计算,得到不同吃水下平台的抗倾覆力矩和抗倾覆安全因数,分析波浪对船底产生较大冲击力的吃水深度范围。结果表明:当船体吃水在0.5~3.0 m时,半浮状态可提供较大的浮力;当船体吃水在1.5 m左右时,桩底压力变化较为平缓。因此,采用半浮状态进行安装作业可提高作业效率,与大插深、全升船作业相比,减少移船时间,对实际工程具有一定的参考价值。

    • 冰载荷作用下半潜式平台动力定位能力分析

      赵亮,汪学锋,李欣,徐胜文

      2022(01):24-29, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.01.20220105

      摘要:

      为分析半潜式平台在冰和风浪流共同作用下的动力定位能力,使用有限元软件LS-DYNA建立冰载荷数值模型,以半潜式平台为对象,得到不同迎冰角下的冰力时程曲线。基于自主开发的动力定位能力分析程序,将冰载荷纳入环境载荷进行计算并绘制平台在碎冰区的动力定位能力曲线。观察平台在工作海况下的作业窗口,发现碎冰场的冰载荷对平台的动力定位能力有较大影响,尤其当艏向在 时影响最明显。结合推进器失效工况对平台动力定位能力进行评估,提出平台遭遇碎冰场时的动力定位方案和对推进系统设计的建议。

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    • 高强灌浆材料结合卡箍在导管架受损构件加固中的应用

      朱嵘华

      2020(01), DOI:

      摘要:

      以南海某海域一施工船与四桩导管架基础发生碰撞为背景,结合当前研究对导管架受损区域的承载力进行了分析,计算得到了受损截面凹陷处的轴向承载力和极限弯矩。同时,简述了海工领域中受损构件的加固修复方法,探讨了卡箍技术的理论研究现状及其在实际工程中的应用现状。基于典型灌浆卡箍修复技术提出了一种采用80MPa高强度灌浆材料结合卡箍技术进行加固修复的新方案,并采用有限元软件对加固后的组合结构进行了数值模拟,仿真结果表明该组合结构能有效改善导管架受损区域受力状况,提高结构的承载力。最后,简述了该方案的施工流程,以期为实际工程提供参考。

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    • 海上风电基础仿生草防冲刷试验

      朱嵘华

      2020(01), DOI:

      摘要:

      目前,海上风电基础冲刷问题难以得到有效解决,需开发一种经济、有效的防冲刷方案。针对仿生草防冲刷方案开展物理模型试验,探讨仿生草尺寸及布置方案对于海上风电单桩基础防冲刷效果的影响。结果表明,综合考虑防冲刷效果及成本的情况下,仿生草高度及布置半径存在一个最优值。仿生草高度为1.5m,仿生草布置半径为1.7倍桩径时,仿生草防冲刷效果较好,且较为经济。

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    • 基于FBG机械连接部件微渗漏监测应用研究

      沈碧桦, 刘瑾, 魏世杰, 何承宗, 李明阳, 张晨阳

      2020(01), DOI:

      摘要:

      FBG传感器是一种极具发展潜力和应用价值的新型传感器,文中简要介绍了FBG温度传感器的传感原理,针对目前多种光纤感测技术应用于机械管道渗漏监测中的不足,将FBG传感器在机械管道连接部件渗漏监测中实际应用。通过测量渗漏处产生的温差,分析管道连接系统的连接状态,并设计了试验对其可行性及影响因素进行探究。结果表明:该方法用于渗漏监测可以在短时间内对温度的变化做出反应,从而有效地对渗漏做出预警,在无风环境下能测出1.81℃的渗漏稳定温差,具有良好的可行性;此外,风速、水温两个因素会对稳定温差产生影响,该方法在风速较大、水温与环境温度相差较大时具有更加良好的渗漏监测效果。

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    • 组合荷载下海上风机塔架受力特性数值分析

      陈大江, 汪子晗, 沈佳轶, 胡忠平, 郑川

      2020(01), DOI:

      摘要:

      海洋环境复杂多变,仅考虑风荷载并不能很好地反映海上风机的受力特性,研究组合荷载下海上风机塔架的受力特性在海上风电工程中具有重要意义。基于江苏启东海域6 MW海上风机资料,采用GH Bladed软件开展组合荷载下海上风机塔架的受力特性数值模拟,得到以下主要结论:(1)相较于风荷载作用,风荷载+波浪荷载组合作用下,风机塔架基础底面所受峰值剪力提升了72%,峰值弯矩提升了8.3%。(2)波浪荷载对基础所受剪力和弯矩的影响显著,在相对波高为4时,基础地面所受相对剪力和相对弯矩分别为提高3.04和1.44倍。(3)相较于风荷载作用,风荷载+地震荷载组合作用下,风机塔架基础底面所受峰值剪力提升了76%,峰值弯矩提升了21%。研究成果可为海上风机设计及施工提供理论支撑。

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    • 砂性基础中大直径单桩水平承载力预测模型

      陈大江, 詹懿德, 张强, 张毅, 郑莉

      2020(01), DOI:

      摘要:

      江苏岸外辐射沙洲是江苏省重要的海上风电规划区域,研究该区域大直径单桩水平承载特性在海上风电工程中具有重要意义。基于现场试桩和有限元数值模拟相结合的研究方法,开展单桩水平极限承载力分析数值模拟,得到以下主要结论:(1)试桩的桩身挠度在近桩底处趋于零,呈现典型的柔性桩特征;随着水平荷载的增大,试桩桩身最大弯矩逐渐增大,所在位置逐渐下移,约在泥面以下2.2D~2.5D处。(2)提出了大直径单桩水平极限承载力预测模型,基于该模型所得单桩水平极限承载力预测值与数值模拟结果相符得很好,平均相对误差仅为4.9%,最大相对误差小于11%。

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    • 移动注热平台栈桥蒸汽管线设计方案研究

      王春霞

      2020(01), DOI:

      摘要:

      渤海某区块油田开发项目拟采用一种新型的稠油热采模式,即建造一可移动注热平台,通过栈桥与热采平台连接,交替为多个的热采平台提供合格的蒸汽。热采平台平台受风、浪、流等因素的影响会产生相对运动,使生根在栈桥上的蒸汽管线发生拉伸、压缩或扭曲。因此与常规的蒸汽管线或栈桥管线设计相比,移动注热平台的栈桥蒸汽管线设计难点为:高温高压蒸汽不能采用软管连接,只能采用硬管连接;平台运动引起的栈桥位移产生的位移应力及大位移引起的支架脱空导致持续应力超标的问题;注热启停温度变化、波浪随机运动造成的位移变化使管线产生交变应力,逐步积累使管道发生疲劳破坏。结合ASME B31.3和DNV规范,基于CAESAR II 应力分析软件对蒸汽管线进行详细的静态分析及疲劳分析,解决了上述难点,论证了可移动注热平台通过栈桥为热采平台输送蒸汽的可行性。

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    • 考虑基于变分模态分解方法的冲击载荷截止频率阈值影响的管系冲击响应研究

      帅剑云, 刘松, 王伟, 肖梦凡, 张守杰

      2019(4):93, DOI:

      摘要:

      【目的】 海上浮式装置的力学分析严苛性,如不针对冲击载荷加以分析并优化,其过高的截止频率将给后续设计工作带来极大的设计困难。对管系进行动力学响应分析时,选用不同截至频率得到重构的冲击载荷的结构响应结果有较大的区别。【方法】采用变分模态分解方法(VMD方法)得到冲击载荷的各本征模态函数、对应频谱的特征频率及最大加速度幅值。并通过选取不同的截止系数,重构得到不同的冲击载荷。【结果和结论】通过数值仿真研究发现,截止系数为0.01时,重构的冲击载荷的动力学响应与原始冲击载荷的动力学响应基本保持一致。在保证足够的安全裕度的前提下,截止系数选为0.2时,可以获得更低的截止频率。

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    • 漂浮式风机运动抑制方法综述

      王一, 周舒旎, 温斌荣, 田新亮, 彭志科, 倪远翔, 蒋运和, 张浩

      2019(4):87-92, DOI:

      摘要:

      漂浮式风机是风电装备大型化和离岸化发展的必然结果。在海洋风浪流等外源激励和叶片/塔筒振动等内源激励的联合作用下,浮式平台往往发生复杂的随机耦合振荡运动,影响浮式风机系统的动力学稳定性,增加结构疲劳载荷,威胁浮式风机系统的安全稳定服役。因此,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,对于保障浮式风机的安全性与可靠性具有重要意义。综述了各类主要浮式风机运动抑制方法与技术,介绍了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。

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    • 一种中压电滑环设计方案

      常大飞, 彭晨, 杨健, 辛顺, 刘鸿雁, 田志强

      2019(4):78-86, DOI:

      摘要:

      本文根据 FPSO 单点系泊系统对中压电传输、防护防爆性能等技术要求,阐述了中压电滑环产品设计研究工作,主要描述中压电滑环的导电环、电刷模块、绝缘子、电缆、接线端子等零部件选型设计、制造及检测,同时进行耐压、密封、防爆等环境适应性设计。提出了基于铝青铜+纳米银基石墨复合材料的电接触摩擦副、双驱动臂结构、高安全性防爆密封等具有创新性的设计。该中压电滑环设计方案弥补了国内在此领域的不足,形成具有自主知识应权的中压电滑环产品设计方案,并符合船级社和相关石油协会规范的要求。

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    • 基于有杆采油的导管架式平台安全性研究

      刘金海, 王本升, 余焱群

      2019(4):72-77, DOI:

      摘要:

      海上平台实施有杆采油技术是提高海上稠油热采效率的有效途径之一,但平台安全是新技术实施的前提。基于结构的极限工作状态及累积损伤理论,建立了导管架平台增加载荷的安全评价标准;针对导管架式固定平台,建立了海洋环境-有杆采油联合作用下的海洋平台力学模型。以LD某导管架平台为例,选用50年一遇的极值海洋环境载荷,基于安全准则得到目标平台的加载阈值;按有杆采油的设计额定载荷计,该平台在加载前后的安全系数降低不超过3%,由此可见导管架式平台具有足够的结构强度承受有杆举升工艺所产生的附加载荷。

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    • 基于NARX神经网络的系泊系统传递函数识别方法研究

      许诺雅, 张敏, 张鏖, 沈俊

      2019(4):65-71, DOI:

      摘要:

      提出一种基于NARX神经网络和谐波探测法的非线性系统传递函数识别方法。该方法能够基于实测响应数据,采用NARX神经网络方法对结构响应模型进行训练。在此基础上采用谐波探测法得到系统响应传递函数。选取深海半潜浮式平台及系泊系统为研究对象,计算了平台及其系泊系统在不同波浪工况作用下的时域耦合响应,以波高和系泊缆张力时程作为数据集,利用NARX神经网络结合谐波探测法辨识此系泊系统的响应传递函数。通过采用识别的传递函数预测系泊缆在不同海况下的张力响应,并与数值计算结果对比,证明了NARX神经网络结合谐波探测法可以较好的识别系泊浮体系统的非线性响应传递函数,并能够对系泊系统的张力响应进行准确预测。

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    • 基于PID的ROV运动控制仿真

      施兴华, 季葛盛, 钱佶麒, 张婧

      2019(4):59-64, DOI:

      摘要:

      针对观察型水下机器人在水下运动时易受暗流、波浪影响,造成操控困难、系统稳定性差等问题。建立ROV不同运动的控制模型,考虑电机和导管螺旋桨推进器的传递函数对ROV控制系统的影响,确定定艏向和定深控制系统的闭环传递函数,结合模糊控制和PID(Proportion Integral Differential)即比例积分微分控制法,得到模糊PID控制器,基于MATLAB/Simulink环境进行ROV定深度运动仿真和ROV水平面艏向定偏角运动仿真。结果表明,相比传统PID控制,模糊PID控制具有更优的ROV定艏向和定深度控制效果,不会发生超调现象,在抗干扰能力和响应速度方面具有明显的优势,能够有效的实现ROV定艏向和定深度运动控制。

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    • 半潜式医疗平台设计及水动力性能分析

      唐昊, 王寿军, 潘尾, 邵绪新, 孙苑芳, 刘贵杰

      2019(4):53-58, DOI:

      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CFD技术对病房通风系统的效果进行数值模拟,通过对不同方案通风系统的效果进行对比。并分析其在复杂海洋环境中的水动力学响应,重点分析平台水动力性能对人员舒适程度的影响规律。所得结论为半潜式医疗平台开发提供参考。

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    • 隔水导管复合管柱载荷转移技术研究

      万军, 胡南丁, 庞洪林, 王佳康, 吴景健, 刘询

      2019(4):45-52, DOI:

      摘要:

      隔水导管-水泥环-表层套管的复合管柱结构具有可观的富裕承载力。通过载荷转移技术将此部分富裕承载力用于承担导管架平台载荷,可优化桩腿尺寸和入泥深度,降低平台建造成本。提出了将导管架平台载荷转移至隔水导管-水泥环-表层套管的复合管柱结构的方式来提高导管架平台承载能力的方法。分析了导管架平台与隔水导管复合管柱结构相互作用机理,并建立了隔水导管复合管柱结构与导管架平台刚性连接时的载荷转移效率计算模型及隔水导管复合管柱结构极限承载力计算模型。以渤海典型的六腿平台为例进行了平台载荷转移分析,得到载荷转移方式在保证管柱结构强度和稳定性的前提下可将导管架平台12.5%的载荷转移至复合管柱结构,减少导管架平台桩管入泥深度,为导管架平台结构优化设计和简化施工提供了理论指导。

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    • 海水声速模型研究进展及南海声速模型展望

      彭莉虹, 张宝金, 顾元, 李延, 马金凤, 耿明会

      2019(4):37-44, DOI:

      摘要:

      海水声速具有三维和随机时变的特点,构建海水声速模型是研究海水声速的重要手段之一。总结了海水声速模型研究进展,将海水声速模型分为数字模型及数值模型,数学模型以经验公式、Munk模型、GDEM 模型为典型代表,数值模型以EOF模型为主要类型,基于全球数据集得到广泛应用。数学模型具有良好的拓展性但过于理想,数值模型可以达到较高的声速拟合精度,但也存在局限性,需要进一步发展。由此,以南海声速模型为切入点,总结了南海声速模型的研究需要和应用需求,认为南海海水声速模型将在高精度宏观三维声速模型、动态预报宏观声速模型的方向上,不断深化应用领域,取得新的进展。

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    • 基于均匀和局部腐蚀模型的海上风电单桩基础承载特性研究

      阮建, 王欣怡, 刘宏洲, 周维, 宋仁壮

      2019(4):30-36, DOI:

      摘要:

      海上风电大直径钢管单桩基础受到均匀腐蚀与局部腐的共同影响,因此开展不同腐蚀形式对单桩基础承载特性影响的研究具有重要工程意义。【方法】基于ABAQUS桩基数值模型,【目的】分析均匀腐蚀、局部腐蚀及均匀腐蚀与局部腐蚀联合作用对大直径钢管桩承水平和竖直承载特性的影响规律,得到以下【结论】 (1)均匀腐蚀对单桩基础桩顶挠度影响显著,扰度增幅为15.9%,局部腐蚀作用下其增幅仅有3.4%。(2)均匀腐蚀对单桩基础竖直沉降量影响较大,桩顶沉降增幅为21.8%,局部腐蚀作用下其增幅仅有3.1%。(3)水平荷载和竖直作用下,局部腐蚀对桩身最大应力的影响相对均匀腐蚀更大,且会在局部腐蚀处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。

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    • 水下控制系统技术在采油树先导试验中的应用研究

      陈斌, 张汝彬, 曹波波, 张磊, 姬兴达

      2019(4):24-29, DOI:

      摘要:

      流花11-1油田作为我国第一个国产低压油井采油树先导试验的目标油田,为了增加国产化水下采油树控制系统的可靠性和可操作性;需要在原油田水下采油树直接液压控制方式的基础上,对其进行适应性改造为电液复合式控制方式。文章通过对原油田直接液压控制系统进行调研分析,在充分利用原设备的基础上,尽量减少对半潜式平台改造和施工的前提下,对国产水下采油树电液复合控制系统新增的电气系统、液压系统、化学药剂系统等进行设计研究。

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    • 海底管侧向屈曲激发设计应用及验证

      李秀锋, 李涛, 梁光强, 王凤莲, 潘悦然

      2019(4):20-23, DOI:

      摘要:

      本文介绍了国内首次进行海底管道侧向屈曲激发的工程设计应用和基于投产后调查的验证以及再分析。本文进行了基于蒙特卡洛分析方法的侧屈模式计算,并结合有限元分析,实现了对可接受虚拟锚固间距的筛选,形成了海底管道侧屈控制的基础。本文还根据铺设后调查,对管道铺设后不直度、沉降值等数据进行分析,首次发现了南海海底管道由于孤立波造成的海床沉积物不均匀沉积的直接证据。投产后调查验证了侧屈激发装置的有效性,并根据膨胀、侧屈量进行重新分析,验证了管土作用参数。本文研究结论对深水高温高压海底管道设计与建设以及管土作用参数的计算有一定的指导意义。

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    • 波流耦合作用对圆筒型FPSO运动响应影响研究

      易丛, 于博骞, 卢文月, 李欣, 黄龙威

      2019(4):14-19, DOI:

      摘要:

      论文采用模型试验的方法研究圆筒型浮式生产储卸油系统(FPSO)在不同的试验室模拟海流作用下的运动特征,从频域和时域的角度对FPSO运动响应的关键特征进行分析研究。试验以施加等效流力和水池造流两种方式模拟海流。试验结果表明:满载和压载吃水变化对FPSO运动响应的影响不大;直接施加等效流力除了对六自由度运动平衡位置产生小幅偏移外,对其余运动量无明显影响;波流耦合作用下,即使约化速度小于锁定区间,纵荡幅值仍然显著增大。由于实际环境可能比试验环境恶劣,因此在设计FPSO时应考虑波流耦合作用。同时,在波流耦合作用下,横向运动趋向于分布在更宽的范围内,且振幅更大。横荡和纵摇的低频谱峰频率降低。波流耦合也会使横摇和横荡的谱峰频率往低频偏移,其低频运动的平均幅值也在波流耦合作用下显著增大,增幅在两倍左右。

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    • OTEC冷水管涡激振动性能研究

      侯振华, 郑中强, 常宗瑜

      2019(4):6-13, DOI:

      摘要:

      以OTEC冷水管为研究对象,通过结构方程和尾流振子方程建立了冷水管的流固耦合模型,并采用有限元方法对冷水管涡激振动进行时域分析,并在MATLAB软件中开发相应的求解程序。针对冷水管所面临的复杂工况,分别研究外部流场、内流、长径比和压载质量等因素对涡激振动产生的影响,结果表明,随着外流流速和长径比的增大,冷水管横流向涡激振动模态与振幅也相应发生改变,振动强度呈现波动上升。在不发生动态失稳的情况下,内流的增加可以有效减小横流向振动幅值,压载质量可以大幅减小冷水管自由端的振动位移。

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