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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    • 基于气动-水动-结构耦合模型的半潜风机动力响应分析

      冷述栋,常新江,董晔弘,倪远翔,唐友刚,李焱

      2022(06):1-8, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.06.20220601

      摘要:

      针对我国海洋环境条件,提出一种新型半潜式浮式基础,用于支撑5 MW海上风机。针对该新型浮式风机系统,采用叶素动量理论计算风轮所受气动载荷,采用三维势流理论计算基础水动力性能,分别采用杆单元和梁单元模型,基于有限元方法计算柔性体的动力响应。建立气动-水动-结构耦合的动力学分析模型,针对切入、额定和切出海况,在时域内计算风机的动力响应特性。计算结果表明:在不同作业海况下,新型半潜浮式风机基础运动性能良好,且系泊缆张力满足安全要求;风机叶片在风轮旋转平面外的变形显著大于风轮平面内的变形,且在额定海况下变形更大。

    • 风机功率对半潜式风机运动性能的影响

      绳结竑,杜昱宏,戴鹏,徐宏,张健,樊天慧

      2022(06):9-13, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.06.20220602

      摘要:

      针对DTU 10 MW风机,设计一款新型无横撑半潜式风机基础,并通过调节基础压载使其分别搭载DTU 10 MW和NREL 5 MW两款风机。在此基础上,采用商业软件SESAM/SIMA分别建立气动-水动-伺服-弹性全耦合数值模型。针对正常作业和极端两种典型工况,对上述2款浮式风机系统的运动响应进行时域全耦合计算。根据计算结果开展不同风机功率对浮式风机系统整体运动性能的敏感性分析。研究表明:在正常作业工况下,由于风激励的影响,10 MW风机的运动响应比5 MW风机更大;在极端工况下5 MW风机纵摇固有周期更接近波浪周期,导致其纵摇运动比10 MW风机更大。

    • 火灾非均匀温度场下导管架平台T形管节点极限承载力

      姜昆,林红,杨蕾,韩畅,栾昊臣,韩萍萍,许昊

      2022(06):14-19, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.06.20220603

      摘要:

      基于热-结构顺序耦合方法,研究T形管节点在不同局部火灾场景下形成的非均匀温度场,并研究高温对极限承载力和失效模态的影响。结果表明:局部火灾在主管中形成的非均匀温度场沿主管轴向和环向上均产生显著的温差。局部火灾对管节点的极限承载力结果表明:若局部火灾中心位置距管节点中心越近,则其对管节点极限承载力的影响越大;当局部火灾中心温度超过600 ℃时,管节点的极限承载力随温度的升高而明显下降;在不同火灾工况下,管节点均发生主支管相贯区域塑性破坏。

    • 超大型浮式平台风载荷计算

      凌宏杰,王志东,安帅,刘佳辉

      2022(06):20-27, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.06.20220604

      摘要:

      针对超大型浮式平台上层建筑台风状态下风载荷,分别采用中国船级社(CCS)、挪威船级社(DNV)规范和实尺度计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)计算等3种方法进行计算,并对计算结果进行对比分析。CFD方法与DNV规范方法计算结果较为一致,当风向角为135°和225°时最大误差为 10.19%,在其他风向角时误差小于8%。构建平台空间位置风载荷影响分析方法,可通过云图形象直观地看出不同风向角下平台横向和纵向空间位置对风载荷的贡献量及模块间遮蔽效应的影响程度。研究成果可为平台设计人员更合理地评估风载荷提供参考,为进一步优化平台上层建筑构型提供指导。

    • 基于FBG机械连接部件微渗漏监测应用

      胡健,雒燕,刘瑾,魏世杰,何承宗,李明阳,张晨阳

      2022(06):28-34, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.06.20220605

      摘要:

      简要介绍光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)温度传感器的传感原理,利用FBG传感技术对温度变化的敏感性,将FBG传感器在机械管道连接部件渗漏监测中进行实际应用。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,并设计试验对其可行性及影响因素进行探究。结果表明:当用于渗漏监测时,该方法可在短时间内对温度的变化产生反应,从而有效地对渗漏进行预警,在无风环境下可测出1.81 ℃的渗漏稳定温差,具有可行性;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良好的渗漏监测效果。

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    • 超长替打桩技术在南海导管架平台的应用

      阳连丰,罗超,刘钊,刘利琴

      2022(04):87-92, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220415

      摘要:

      针对南海某导管架平台打桩时,桩的初始入泥深度不足的问题,提出使用替打的工作方案;当打桩深度为98 m时,为了避免打桩锤套与结构保护罩之间发生干涉,进一步核实所需要采用的替打长度;使用GRLWEAP打桩分析软件进行启动可打入性分析和连续可打入性分析,将现场实际测量结果与数值模拟结果进行对比,验证数值模拟计算的准确性。结果表明:采用替打进行打桩时,桩距离保护罩最近的距离为236 mm,不会影响已布置的保护罩;对于锤击数远小于900的拒锤数,认为使用所设计的替打方案进行打桩工作是可行的。

    • 火炬泄放对半潜式平台总体布置方案的影响

      梅华东,刘晶,张振友,李豫,马邦勇,陈静

      2022(04):77-81, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220413

      摘要:

      以南海某深水半潜式平台总体布置为例,对火炬燃烧不同工况进行定义,计算不同工况下的最大泄放量。根据平台操作要求确定该平台对热辐射、高温敏感的感受点。对规范经验公式进行分析,采用Mixed模型综合考虑点源和扩散源原理的修正作用,对火炬长度进行初步的确定。采用通用的Flaresim软件对选定的感受点进行数值模拟,准确计算连续泄放和应急泄放产生的热辐射、高温和噪声水平,综合评价这些参数对半潜式平台总体布置及人员操作的影响,并给出应对缓解措施。

    • 基于多源数据的海上风机结构响应特征

      孟安康,于倩祥,周胡,迟书凯,黎明

      2022(04):43-48, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220407

      摘要:

      基于海上风机多源实测数据,包括塔筒及基础结构的动力响应数据、机组运行数据和现场环境数据,分析不同工况下风机结构响应的统计特征,得到环境和工况对结构响应的影响。结果表明:该风机结构的加速度响应以机舱坐标系侧向为主振方向;在风速达到额定风速时,加速度响应强度达到最大,随着风速进一步提高,结构加速度响应强度呈下降趋势;在停机状态、启停机过程和低转速运行工况下,塔筒顶部测点的加速度响应强度大于其他测点,而在变转速运行和额定转速运行工况下,塔筒中部测点的加速度响应强度最大。在进行海上风机结构振动监测时应重点关注风机塔筒顶部和中部的加速度响应特征变化。

    • 变水深地形下半潜式生产生活平台系泊性能

      丁爱兵,汪学锋,徐胜文

      2022(04):17-23, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220403

      摘要:

      综合考虑地形条件的影响,针对半潜式生产生活平台及其系泊系统开展数值计算和模型试验,对平台在不同海况下的运动响应、系泊力等结果进行对比分析,验证平台系泊系统的安全性。研究结果一方面可为系泊系统的进一步优化提供数据基础,另一方面可为平台的实际工程应用提供理论和技术支撑。

    • 波浪作用下并联三箱间窄缝内流体共振

      冉雅晴,姜胜超,耿宝磊

      2022(04):9-16, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220402

      摘要:

      采用数值方法对不同吃水并联三箱在波浪作用下的窄缝间流体共振问题进行研究。考虑大吃水方箱不同布置位置对缝隙内共振波高、三箱系统透射因数与反射因数,以及不同箱体所受波浪作用力的影响。数值结果显示:当大吃水箱体布置于迎浪测时,三箱系统前方反射因数最大,波能无法进入三箱系统,导致三箱系统缝隙内共振波高最小,对应箱体所受水平波浪力和垂向波浪力也最小,说明上游大吃水箱体可对后方形成良好的遮蔽效应;当大吃水箱体位于中间位置时,第一窄缝处共振波高变化最大,并出现双峰现象,此时迎浪侧较小箱体所受水平波浪力最大;当大吃水箱体位于下游时,第二窄缝处的共振波高远大于其他2种工况,并伴随明显双峰,迎浪侧小箱体受垂向波浪力也最大;当大吃水箱体位于中间或下游位置时,大箱受力大小基本相同。

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    • 垂直轴风机功率增强的翼型与阵列优化

      雷鸣, 方辉

      2020(01), DOI:

      摘要:

      海上浮式风电快速发展,垂直轴风力发电机(VAWT)结构简单、重心较低,在深远海网箱自供能等领域更具有开发潜力。VAWT构造远不同于水平轴风机(HAWT),风场阵列各机组相互影响规律不清,水平轴风机阵列工程经验难以直接应用。针对H型垂直轴风力发电机,通过CFD模拟,将翼型设计与涡轮阵列相关联,对比分析多种翼型及不同阵列条件下垂直轴风机的转矩系数 、功率系数 及平均功率参数Ω:非对称翼型相较于对称翼型在高叶尖速比下功率系数较低,弯度效应能显著提高翼型在下风区的功率系数;风场阵列中,三涡轮阵列优化后下风区涡轮功率显著提升,单涡轮功率可提升40%,风场整体功率提升约20%,针对海上牧场结构平面提出了五个涡轮阵列,优化后风场整体效率提升了65%,单涡轮性能提升可达100%。以上研究成果对于提高深远海网箱系统功能与设计具有推动意义。

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    • 砂性土中海上风电单桩基础水平极限承载力确定方法对比分析

      吴桐, 马宏旺, 陈昱霖

      2020(01), DOI:

      摘要:

      单桩基础凭借其结构简单、便于安装等特点,广泛应用于海上风电的建设中。然而,关于如何确定单桩基础的水平极限承载力,目前并没有统一的方法。本文总结了已有的三类确定方法,分别为:极限平衡法、p-y曲线法和定性方法,并结合试验案例研究了不同方法计算得到的水平极限承载力之间的差异性。结果表明:不同方法求得的结果差异性较大,最大差距能达到38.84%。因此,鉴于无统一的方法,以及不同方法得到的结果差异性较大,单桩基础的极限水平承载力确定还需进一步研究。

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    • 注聚平台振动特性分析及阻尼基座隔振性能研究

      冯春健, 郭海涛, 陈同彦, 张先锋, 王树青, 宋宪仓

      2020(01), DOI:

      摘要:

      海上老旧油田注聚开发过程中大型注聚泵的持续低频、高幅值振动容易引发注聚平台局部疲劳损伤,严重影响了注聚平台的结构安全。本文基于Abaqus软件建立了大型注聚泵作用下注聚平台动力响应分析模型,探究了注聚泵布置方式、开启数量、启动间隔等参数对注聚平台振动特性的影响规律。基于被动隔振原理提出了一种迷宫式约束阻尼隔振基座用于降低平台的振动,并利用数值方法对该约束阻尼隔振基座的隔振效率进行了研究。结果表明,注聚平台的振动响应会随着注聚泵开启数量的增加呈现线性增长趋势,不同启动间隔可导致注聚泵机振动荷载相互抵消,从而导致注聚平台振动响应大幅降低,而迷宫式约束阻尼隔振基座可显著降低注聚平台多个自由度的振动响应,其隔振效率可达20%。

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    • 大型海上换流站浮托安装数值模拟和实测分析

      梁富胜, 李欣, 熊根, 孙震洲

      2020(01), DOI:

      摘要:

      随着海上风电的迅猛发展,大型海上换流站得到越来越多的应用,但随着换流站体积和重量的增加以及换流站内部精密仪器对运输及安装过程中组块运动的特殊限制,其海上安装难度也在不断加大,传统的吊装法不能满足该安装要求,而适用于大体积、大吨位组块安装的浮托法相对可靠但也需要多加考量。通过OrcaFlex软件对三峡如东海上换流站的运输及浮托安装的关键阶段进行耦合水动力分析,为换流站的实际运输和浮托安装作业提供一定参考,进而降低其海上安装风险。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及驳船和换流站的运动进行了全方位、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。

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    • 极浅水大潮差海域漂浮式海上光伏阵列系泊系统优化设计

      严炜, 常安腾, 何文涛, 宋宪仓, 杜君峰

      2019(4):93, DOI:

      摘要:

      面向海上太阳能资源开发,提出了一种轻量化单层框架式漂浮式海上光伏支撑结构,而极浅水、大潮差为漂浮式海上光伏阵列系泊系统的设计带来极大挑战。考虑风、浪、流等环境荷载联合作用,采用时域耦合动力分析方法,对漂浮式光伏阵列与系泊系统整体动力响应进行了数值仿真,探究了不同系泊参数对模块阵列运动响应与系泊缆受力等的影响规律,结果表明:通过合理选择系泊半径、浮子位置、浮子净浮力与预张力大小等,可以有效改善漂浮式海上光伏模块阵列的运动响应与系泊缆张力。基于此对系泊系统进行优化设计,并给出了满足工程要求的系泊系统设计方案。

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    • 差速耦合式风-波互补发电系统的性能分析

      商继昌, 邓子伟, 王博涵, 张保成

      2019(4):87-92, DOI:

      摘要:

      针对海上风-浪互补发电系统的输出功率不稳定、耦合效率低的问题,提出了一种采用差速齿轮机构进行风能-波浪能两种能量耦合的方案。以发电功率20kW为设计目标,对该方案中的差速齿轮机构进行了结构设计,建立了该差速齿轮机构的动力学方程,利用AMESim二次开发平台创建了该套差速齿轮机构的子模型,在AMESim环境下构建了风-浪互补发电系统仿真模型。通过对模型参数进行优化匹配,实现了耦合发电系统功率的平稳输出。平均发电功率为18.4kW,发电效率为92%,与两个系统独立发电相比效率提高了7.5%,为风-波互补发电系统能量的高效耦合提供了一套新的解决方案。

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    • 钢悬链立管泄漏对“深海一号”半潜平台的风险评估

      贾鲁生, 贾旭, 刘毅

      2019(4):78-86, DOI:

      摘要:

      “深海一号”大气田在国内首次应用深水半潜式生产储油平台和钢悬链立管系统。立管系统布置受波浪、海流方向以及水下气井接入位置等多因素影响,不同布置方案下,潜在的立管泄漏会对半潜平台和生活楼造成不同的影响。针对水下接入的两根外径323.9mm生产立管,定量评估研究了布置在半潜平台东侧浮箱和西侧浮箱两种不同方案对生活楼的安全风险。分析表明,钢悬链立管悬挂在半潜平台西侧浮箱对生活楼造成的火灾风险显著小于布置于东侧浮箱方案,但两种布置方案均满足可接受风险标准。“深海一号”大气田采用高等级安全策略,将外径323.9mm钢悬链立管悬挂在半潜平台西侧浮箱,在生活楼设置H60防爆墙,并综合采用泄漏报警系统、生产压力异常报警关断系统、流动安全管理系统、安全消防系统,保障国内首个深水自营大气田的安全。相关实践可为南海其他深水开发项目油气立管系统布置设计和风险评估提供参考。

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    • J型保护管距海底距离对海缆强度影响分析

      郝林

      2019(4):72-77, DOI:

      摘要:

      J型保护管为海底电缆提供外部保护,避免其在波浪海流载荷作用下产生较大的移动变形,但运营期由于海底局部冲刷,改变了海底电缆出泥点位置,导致海底电缆发生悬空,影响其结构强度。应用OrcaFlex软件建立了分析模型,针对不同局部冲刷深度以及不同重现期下的环境参数,采用非线性时域方法对海底电缆的结构状态进行评估。经计算,不同冲刷深度与不同重现期的环境条件对海缆的结构强度均产生较大影响,海缆的最小弯曲半径是限值工况,出现在J型保护管喇叭口区域。在1年一遇与百年一遇环境条件下,不同冲刷深度对应的最小弯曲半径极值点不同。

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    • 基于代理模型的自升式海洋平台桩靴的结构优化研究

      曹奇前, 霍琳琳, 王震, 潘志文, 田晓洁

      2019(4):65-71, DOI:

      摘要:

      自升式海洋平台桩靴作为平台的重要组成部分存在结构庞大笨重,应力分布不均等问题。针对自升式海洋平台JU2000E桩靴,应用ANSYS建立有限元模型,依据ABS规范对其预压载工况和风暴自存工况下进行强度分析与校核,采用桩靴各结构板厚作为优化设计变量,通过最优拉丁超立方抽样选取样本点,结合径向基(RBF)神经网络算法,建立设计变量和各响应的代理模型,并基于第二代非劣解遗传算法(NSGA-Ⅱ)对桩靴进行多目标优化。对优化后桩靴进行仿真验证,桩靴重量减轻,应力减小且分布更均匀。

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    • 深水J型首端PLET 安装分析

      王晓飞, 李斌, 李英, 杨杰

      2019(4):59-64, DOI:

      摘要:

      海底管道终端(Pipeline End Termination, PLET)是海洋油气开发的关键设备,随着应用水深的增加其安装也面临着更多的挑战,深水中用J 型铺设安装国内缺少相关的经验。本文基于南海陵水17-2深水油气田开发,针对J 型铺设首端PLET安装,利用OrcaFlex软件开展数值模拟,拟在研究波流载荷对安装系统的影响,得到其作业窗口,并分析了J型PLET安装过程中作业窗口的影响因素。结果表明,PLET在飞溅区和着陆过程中比较危险,波浪周期10s左右波流同向横浪时是安装作业的控制工况。本文研究内容为南海陵水17-2海底管道J-lay首端PLET安装提供了重要的技术支持。

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    • 深吃水圆筒型核能平台水动力特性与运动响应性能

      王梓, 何炎平, 张伟, 刘亚东, 曾敏, 秦程明

      2019(4):53-58, DOI:

      摘要:

      深吃水圆筒型核能平台的设计吃水与主体直径相近,主尺度特征有别于现有圆筒型海工平台。为探究其性能特点,针对深吃水圆筒型核能平台的水动力特性和时域运动响应展开了计算研究。利用CFD方法模拟了平台的横摇和垂荡自由衰减,并基于二次阻尼模型计算了相应阻尼系数;基于势流理论计算了平台的幅值响应算子和固有周期,并结合南海典型海况对平台的运动响应性能和适用性进行了分析评估。结果表明深吃水圆筒型核能平台垂荡、横摇和纵摇固有周期均高于常见波浪周期。平台纵荡运动主要受二阶波浪载荷影响,低频特性明显,垂荡和纵摇运动受自身固有频率影响较大,垂荡同时表现出波频特性。深吃水圆筒型核能平台总体运动性能良好,适应南海海况,所得结果可为工程应用提供相关参考。

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    • 适应南海海况的FPSO系泊系统设计与运动响应分析

      项宇琪, 刘亚东, 陈超

      2019(4):45-52, DOI:

      摘要:

      为保障一艘多点系泊FPSO在南海恶劣海况下的安全作业,设计了外转塔式系泊系统,并对船体线型进行了优化分析。基于三维势流理论,应用Wadam软件建立水动力计算模型,研究了不同船型方案下的FPSO频域水动力性能,最终确定了优选船型。通过时域耦合动力分析方法研究了FPSO系泊船体在风、浪、流作用下的运动响应特性,对比了船型优化前后的运动响应和系泊缆张力结果。计算结果表明,减小艉柱倾角,增大艏柱倾角能一定程度上降低该型FPSO在南海的纵摇和垂荡运动响应,系泊系统设计满足船级社规范要求。

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    • 基于ARID系统的固定式海洋风机纵摇摆振控制研究

      张春巍, 刘志虎, 孙丽

      2019(4):37-44, DOI:

      摘要:

      固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下会产生多种摇荡运动形式,针对其中具有倒立摆运动特征的纵摇,本文研究了采用主动转动惯量驱动控制系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)对海洋风机纵摇进行控制的相关问题。ARID系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生与控制结构摆动的最优力矩,从而减小海洋风机的纵摇运动。首先,基于拉格朗日原理建立了海洋风机-ARID控制系统的理论分析模型;其次,利用Simulink对海洋风机-ARID控制系统的有效性进行验证,并分析了系统参数(控制算法参数、转动惯量比等)对控制效果的影响规律;最后,设计了海洋风机-ARID系统的振动台试验,设置多种荷载激励形式,验证控制系统的稳定性与广谱有效性。数值模拟与试验结果均验证了所建立的分析模型的正确性,表明了ARID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了理论基础。

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    • 海底电缆在涡激振动下的疲劳寿命研究

      程志, 洪爱军, 梁毅, 董红, 罗楚军

      2019(4):30-36, DOI:

      摘要:

      针对悬空段海底电缆结构失稳、电缆悬空段疲劳失效和使用寿命缩短等问题,基于洋流作用下海底电缆涡激振动机理,结合海底电缆结构特性,采用流体力学法建立适用于海底电缆的振动仿真模型,基于仿真计算模型研究洋流流速、电缆机械特性(截面、质量、自阻尼特性等)悬空断长度等对海底电缆振动和疲劳损伤的影响,结合应变性疲劳曲线和雨流计数法,计算海底电缆的疲劳损伤,根据线性损伤累积理论得到海底电缆的疲劳寿命,分析海底电缆疲劳寿命的影响因素,结果表明,通过增大海底电缆的弹性模量和阻尼比、缩短电缆悬空段长度可以有效延长海底电缆的疲劳寿命。

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    • 基于流固耦合的尼龙网流场特性及变形分析

      李鹏, 田雨, 秦洪德, 魏博, 邓忠超

      2019(4):24-29, DOI:

      摘要:

      无结尼龙网作为一种经济且水动力优良的网衣材质在海洋养殖网箱渔网方面得到普遍使用。考虑网衣的工作条件,特别是在水流作用下,网衣的变形特性和周围流场变化是关键。基于剪应力SST K-ω湍流模型,并结合ANSYS Workbench的单向流固耦合方法,将网衣所受压力值作为输入载荷施加在平面网表面,研究了在不同流速、不同网衣密实度及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了分析。研究结果表明了基于FSI的单向耦合的数值模拟用于平面网衣变形及流场特性分析的可行性,不同攻角下通过网的流速降低差异明显,得到网的水动力系数在不同流速、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。

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    • HST特殊螺纹油套管力学与密封性能有限元分析

      王领, 袁浩, 张文星, 王莹莹, 林泽庆, 杨红飞

      2019(4):20-23, DOI:

      摘要:

      为了研究HST特殊螺纹油套管接头在机紧工况和拉伸工况下的连接性能和密封性能,利用ABAQUS有限元软件,通过改变管体与接箍密封面过盈量及管体受力,分析两种工况下,接头扭矩台肩、密封面和螺纹牙应力及接触压力。通过分析得到机紧工况下管体密封面过盈量最大为0.09mm,拉伸工况下接头连接性能和密封性能减弱。本文所做研究为HST特殊螺纹油套管的实际应用提供了理论指导。

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    • 基于k-w sst模型的海上热发射单喷管运载火箭流场仿真分析

      张玲, 巩庆涛, 李涛, 兰公英, 张伟

      2019(4):14-19, DOI:

      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3维单喷管发动机在不同飞行高度条件下进行数值模拟,得到发射过程中尾焰流场的温度、速度、压力随发射高度的变化规律。模拟结果表明,喷管出口与甲板距离对流场激波结构有重要影响,当距离超过5de(de为喷管出口直径大小)时,火箭尾流温度和速度迅速下降,30de时射流恢复甲板环境压力。研究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实验参考和理论依据。

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    • 海上风电导管架结构受损评估与分析

      赖俊荣, 朱嵘华, 胡穗兴, 陈鹏宇, 阮芳伟, 张融圣

      2019(4):6-13, DOI:

      摘要:

      以我国南海海域某施工船舶与导管架基础发生碰撞的事故为背景,结合当前海上风电导管架结构受损评估分析方法,采用有限元模拟的方式对受损导管架开展剩余强度分析、疲劳分析等研究内容,计算得到导管架结构受损前后各杆件、节点的应力情况,以及受损构件在疲劳载荷作用下受压、受拉工况的损伤值。同时结合相关行业规范,对计算结果进行了讨论分析,综合评估导管架的受损情况,为下一步修复方案的制定提供依据,以期为后续研究及实际工程提供参考。

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    • 基于实测波频数据的MNPP多体动力特性评估

      郭冲冲, 武文华, 吕柏呈, 吴国东

      2019(4):1-5, DOI:

      摘要:

      海洋核动力平台(Marine Nuclear Power Platform,MNPP)可填补我国在民用核动力船舶领域的技术空白,对于海上能源的开发利用具有重大意义。我国首座海洋核动力平台定位系统采用软刚臂单点系统的方案,与渤海众多服役FPSO具有相同的系泊方式。利用现有的渤海FPSO实测数据,开展海洋核动力平台定位系统多体动力特性分析是确保其系泊能力和安全性的研究重点。首先建立了海洋核动力平台定位系统的多刚体动力学模型;其次通过核动力平台与渤海某FPSO的响应幅值算子RAO,计算了FPSO船体实测数据与核动力平台响应的比例系数;然后根据FPSO船体实测数据计算了核动力平台6自由度数据,并采用经验模态分解(EMD)方法保留原始数据的波频成分;最后基于核动力平台波频6自由度数据,计算了定位系统的系泊回复能力和各铰节点的受力行为。通过与FPSO软刚臂系泊系统受力状态进行对比分析,验证了核动力平台定位系统在实测海况下设计的合理性。该方法可有效的应用于定位系统的多体动力性能分析,能为海洋核动力平台系泊结构设计和安全运行提供科学的分析手段。

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    • 半潜式平台四立柱波浪爬升及气隙试验研究

      张曦, 陈志勇, 范露

      2005,20(2):6-11,24, DOI:

      摘要:

      半潜式平台作为海洋资源开发的重要海洋工程装备之一,其立柱波浪爬高、内场气隙与砰击等参数对平台安全的影响是国内外学者关注的重点。本文采用模型试验方法对半潜式平台近场干涉、波浪爬升及气隙分布等关键问题进行了较为系统的研究。在海洋工程水动力学试验规程的指导下完成了系泊模式下半潜式平台水池模型试验,通过布设光学非接触式六自由度传感器、电阻式坦丝、力传感器、浪高仪等测量设备,获取平台瞬态运动响应、立柱壁面波浪爬升、内场气隙分布等测量参数,系统地分析了不同波陡参数、散射参数对平台气隙的响应特性。结果表明:波陡参数对内场气隙分布影响较大,当波陡参数kA=0.12~0.15时,平台运动幅值较大,平台边缘的气隙量较小;由于波浪爬升效应,立柱附近气隙量小于内场。研究结论对于平台设计、平台的安全运营具有指导作用。

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