摘要：

针对目前海洋工程中弱连接双浮体系统约束较少导致的结构运动响应过大的问题，基于“一机一储”式结构概念，提出一种具有多约束的海上漂浮式风力机耦合氢储能双浮动结构。采用Ansys软件对一般海况下多约束双浮动结构的动力响应特性进行仿真分析，结果表明：耦合氢储能装置的风储双浮动结构在纵荡、纵摇和垂荡等3个主自由度方向运动响应较小；氢储能单元垂荡最大运动幅值仅为储能单元高度的7.21%。在一般海况下具有多约束的风力机耦合氢储能双浮动结构具有优良的运动性能。

摘要：

为掌握服役时期的海上风机基础状态并对海上风机基础状态进行评估，提出一套结合故障树分析（Fault Tree Analysis，FTA）法、层次分析（Analytic Hierarchy Process，AHP）法和模糊综合评价法的海上风机基础状态评价模型。针对导管架式海上风机基础，考虑海洋腐蚀和海底冲刷，通过p-y曲线法模拟桩-土相互作用，在风浪流载荷的作用下进行动力响应分析，采用故障树对其失效模式进行分析，确定评价指标，构造判断矩阵计算指标权重，运用模糊综合评价法对各指标和整体进行评价。该模型结合各评价方法的优点，使评价结果更有说服力，可为海上风电场运行维护管理提供技术参考。

摘要：

针对海洋深水环境，设计适应70 m水深的四桶导管架结构形式，并在此基础上设计相同高度和主腿斜度的三桶导管架基础。采用Abaqus有限元软件建立导管架结构-吸力桶-土体整体有限元模型，通过对比分析探究海上风电深水吸力桶导管架基础的承载力特性。研究发现：吸力桶与土体的位移一致性程度可反映基础水平极限承载力大小，四桶导管架基础的综合承载特性优于三桶导管架基础；加载高度对四桶导管架基础的水平承载力特性有重要影响，基础水平承载力随着加载高度增加逐渐减小；加载方向对四桶导管架基础水平承载力影响较小。

摘要：

以庄河海域3 000吨级海上升压站为例，基于Abaqus有限元软件建立海上升压站导管架基础模型，进行海上升压站上部组块分体式吊装对导管架基础竖向受荷特征影响规律的数值模拟研究。结果表明：采用分体式吊装方案后，升压站基础总沉降量比整体加载方案小，但基础沉降不均匀；升压站基础承受的竖向载荷与整体加载方案相比差别不大；升压站基础桩身变形略大于整体加载方案，相对容易导致桩周土体发生破坏。 虽然分级加载方案与整体加载方案相比对导管架基础的承载特性有一定的不利影响，但考虑到施工成本，可采用分体吊装方式进行施工。研究成果可为海上风电类似工程提供参考。

摘要：

采用认知可靠性和差错分析法（Cognitive Reliability and Error Analysis Method，CREAM）对固定式海上风机安装作业的人因可靠性进行评估，并引入结构熵权法和马尔可夫方法对传统CREAM进行改进，实现人因差错概率、平均人为差错时间等人因可靠性指标的定量计算。在充分结合现实条件的情况下，考虑海上风机安装的天气、海浪和操作水平等环境和人为因素的影响，针对固定式海上风机安装作业的要求和特点，结合作业人员可靠性评估结果，从操作素质、组织管理、环境改善等方面提出发展建议。

摘要：

在海上风电单桩基础设计中，为获得可用于工程实践的单桩累积转角简化计算方法，开展室内模型试验，分别获得台风循环载荷和长期小幅值循环载荷情形下计算单桩累积转角的经验公式。在此基础上进一步建立单桩累积转角简化计算方法，并以南海北部近海海域的工程实例为例，详细说明海上风机单桩基础累积转角的计算流程，根据该海域的风浪特征确定计算公式中与场地相关的参数取值，得到适用于该地区的单桩累积转角计算公式。

摘要：

开展基于模糊故障树的水下生产系统可靠性分析。分析水下生产系统的工作原理和结构组成，自上而下建造故障树模型；采取上行法对系统进行定性分析确定最小割集；利用梯形模糊数对系统进行模糊定量分析，得出系统模糊失效概率和基本事件模糊重要度。通过分析结果可找出系统的薄弱环节，对其采取措施进行重点防御保护和定时监测维护，也可指导水下生产系统的优化改进。

摘要：

以微小型水下机器人为研究对象，采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值模拟方法开展机器人阻力的数值模拟，并将摩擦阻力因数Cf与第8届ITTC推荐值进行对比验证，提出一种无动力带桨水下机器人水动力参数CFD计算方法。利用此方法，基于航行力学基本原理，采用定常计算方法开展微小型水下机器人斜航、操舵直航试验数值模拟，采用全局网格运动方法开展回转拘束模型试验数值模拟，获取机器人位置导数、舵导数和旋转导数，并完成该机器人的操纵性能预报，为机器人的总体设计和控制参数的选取奠定基础。

摘要：

针对海洋工程脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效，建立三维简化有限元模型进行螺旋缠绕结构的径向屈曲模拟分析。以我国某海域典型脐带缆为例，得到单倍螺距下单根铠装钢丝径向屈曲失效临界载荷。探究不同敏感参数对单根铠装钢丝临界屈曲载荷的影响，发现铠装钢丝螺旋角度、截面惯性矩、螺旋缠绕半径与临界载荷分别大致呈抛物线形、线性、负指数关系，该结论可为脐带缆铠装抗屈曲设计提供参考。同时发现，通过单根铠装钢丝临界载荷累加的方式可近似得到相应根数螺旋铠装钢丝的临界屈曲载荷，该载荷可作为求解真实脐带缆单层铠装径向临界屈曲载荷的保守估算值。

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计算研究。采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法模拟平台横摇和垂荡自由衰减，并基于二次阻尼模型计算相应阻尼因数；基于势流理论计算平台响应幅值算子（Response Amplitude Operator，RAO）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长于常见波浪周期；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。

摘要：

我国海上风电正处于快速发展阶段,自升式平台船在海上风电场的建设中扮演着重要角色,而其桩腿稳定性直接关系平台船的安全作业。本文基于有限元软件ABAQUS建立了自升式平台船桩腿有限元模型,分析结构在风、浪联合荷载作用下的结构动力响应特征。研究结果表明：自升式平台船与波浪不存在共振风险；风荷载是影响整体结构稳定性的主要因素,结构的动力响应随波浪流荷载和风荷载的增大而增大；风、浪、流荷载联合垂直作用于桩腿轴线时,会产生极端应力、位移响应,结构设计时应当在桩腿与平台连接处做加强处理。本文的研究成果为自升式平台船的设计与改进提供了科学依据,对确保平台船在恶劣海洋环境下的安全运行具有重要的理论意义和应用价值。

摘要：

变截面桩由于独特的承载优势逐渐应用于各种工程结构中，相比于等截面桩其具有更加复杂的受力和变形。而对于超长桩的稳定性，桩的自重也是重要影响因素。基于变截面桩的截面结构分段构建挠曲线方程，将重力等效成集中荷载；利用段与段之间的边界条件联立各个微分方程，求解方程组并推导各段临界荷载的递推关系式，基于遗传算法求得最优解进而计算得到n段变截面桩的临界荷载。以海洋平台裙桩为例，验证了算法的可靠性。同时基于遗传算法的多目标优化进行变截面超长桩截面厚度的优化设计，优化结果符合预期。

摘要：

海上风机基础在服役期间会承受风、浪、流及叶轮转动产生的水平向静、动荷载。在长期循环荷载作用下，基础承载力会产生弱化现象。通过基于模型试验与有限元数值模拟相结合的方法，开展了循环荷载作用下单桩基础累积变形及承载力弱化研究，揭示了单桩基础累积变形及承载力随循环荷载次数、幅值的影响规律。单桩基础累积变形随荷载循环次数的增加而近似成幂函数增加，承载力随着荷载循环次数的增加而降低，且双向循环荷载对单桩基础的累积变形及承载力的影响比单向循环荷载更加显著。研究成果可为风场开发建设提供指导与借鉴。

摘要：

导管架平台水下管节点在内外荷载作用下会出现裂纹，为防止管节点进一步破坏失效，本文提出水下复杂管节点灌浆卡箍修复方法。基于渤海某平台贯穿裂纹修复，论述水下复杂管节点灌浆卡箍修复方案设计、卡箍结构分片设计、灌浆配套附属构件设计，通过有限元分析和试验两个方面验证复杂节点灌浆卡箍修复设计的合理性、可靠性。本文首次采用灌浆卡箍方式解决了国内海洋导管架平台水下复杂节点受损面临的修复难题并在工程中首次应用，取得了良好修复成果。

摘要：

钢悬链立管作为深海工程应用最广泛的连接结构，对油气资源开发和工程安全有着至关重要的影响。为研究钢悬链立管在复杂环境载荷影响下疲劳性能，考虑到平台运动对钢悬链立管涡激振动的激励作用，基于双自由度尾流振子模型开发了OrcaFlex外部接口，求解钢悬链立管在复杂环境载荷下的动态运动计算结果，利用S-N曲线法对钢悬链立管进行疲劳分析，将该方法得到的钢悬链立管疲劳特性与DNV规范推荐方法得到的钢悬链立管疲劳特性进行对比，探讨总结平台运动对钢悬链立管疲劳特性的影响规律。

摘要：

通过以NREL-5MW固定式风机为研究对象，采用CFD方法结合滑移网格技术，模拟静水环境和多种波陡环境，分析了这些海洋环境对风机气动性能以及相应尾流场的影响。结果表明：两相流环境的引入会与尾流场有显著耦合效应，同时对风机叶片的压力分布造成影响，使叶片压力系数有所提高；波陡的提高对波浪周叶片的压力分布造成影响，也使得波浪周期与塔影效应共同控制风机功率、推力时历曲线的振荡频率，同时，显著影响了风机尾流场的衰减耗散。

摘要：

深水油气资源的勘探与开发已逐步成为我国油气开发主战场，但是深水钻井溢流隐蔽性强，如果发现不及时或处理不当会带来重大的安全隐患，制约深水油气安全高效开发，采取及时有效的水下早期溢流监测与预警手段对保障深水钻井作业安全有着极为重要的现实意义。本文结合深水钻井工艺和超声多普勒早期溢流监测机理，分析了不同激励超声波频率下的声衰减和超声波在传感器与隔水管界面、钻井液与隔水管界面处的波型转换等问题。并以此为理论基础，利用COMSOL软件建立了二维实尺寸深水钻井隔水管仿真模型，研究了在超声波激励频率、钻杆偏心角度、超声波传感器入射角度等条件发生改变时声波在隔水管内的声学响应规律，研究结果表明，500kHz为隔水管内早期溢流监测最优超声波激励频率；30°为隔水管内早期溢流监测声波监测传感器最优周向布设夹角；隔水管内早期溢流监测声波监测传感器最优声波入射/接收角为30°。上述结论为深水钻井水下早期溢流精确识别提供了理论依据。

摘要：

圆筒型FPSO垂荡运动较大，易引发摇摆运动失稳，影响油气生产安全。针对圆筒型FPSO垂荡与纵摇间的强耦合关系，建立两自由度非线性耦合运动方程，基于摄动法推导方程的近似解析解，研究涌浪作用下平台垂荡与纵摇耦合运动响应及稳定性。研究结果表明：当涌浪周期远离平台垂荡固有周期时，平台具有良好的运动稳定性；在垂荡与纵摇固有周期接近1：2关系情况下，同时当长周期涌浪频率接近平台垂荡的固有频率时，平台的垂荡和纵摇由线性强迫运动转变为1/2亚谐运动，垂荡位移幅值与波浪幅值呈非线性关系，纵摇出现较大运动响应；当平台发生内共振运动时，增加垂荡阻尼可消耗垂荡共振时的能量，降低垂荡运动幅值，增加纵摇阻尼能降低纵摇运动幅值，但同时会提高引起垂荡能量向纵摇渗透所需的最小垂荡运动幅值，使得波浪能量集中于垂荡模态，导致垂荡运动幅值增加。

摘要：

为保证浮式风机在服役期内的正常运行,需对浮式风机平台的长期极限响应进行评估。基于我国广东某海域10年波浪后报数据,利用逆二阶可靠度法选取环境工况,同时考虑环境载荷的方向性,模拟5 MW-csc浮式风机平台短期极值计算,并以此计算浮式风机平台100年重现期的长期极限响应,研究浮式风机平台长期极限响应随风浪夹角变化的规律。研究结果表明：在该海域下,可以用广义极值分布来描述最大系泊张力的短期分布,相比于谱峰周期,有义波高对平台长期极限响应的贡献更大,风浪异向也会影响平台的长期极限响应,特定海域,尤其是风浪夹角多变的海域,需单独讨论风浪异向时的影响。

摘要：

为探究大型柔性浮圈结构在波浪中的结构变形与运动响应规律，在拖曳水池中针对规则波与不规则波波况开展了模型试验。浮圈模型通过四根钢缆水平固定于拖车上，利用Qualisys系统捕捉浮圈上若干测点的位置信息，并通过单分力传感器采集系泊力，同时记录了模型附近水域的波面变化。试验分析了规则波作用下浮圈不同位置的垂向与纵向运动的幅值响应算子，并对不规则波作用下浮圈的运动与变形进行了频谱分析。此外，还对系泊力在规则波与不规则波中的响应特性进行了探究。研究发现，模型背浪侧波高明显低于入射波。浮圈弹性变形在不同频率下表现出不同的模态。浮圈垂向运动响应谱显示迎浪端幅度大于背浪端，而侧边点最小。系泊缆张力谱在低频段随入射波频率增加而减小，且存在高于波频的第2个峰值。该研究为了解大型柔性浮圈在不同波浪条件下的运动特性和水动力响应提供了参考。

摘要：

针对海洋平台模块钻机固控系统共振问题，以南海某HZJ450模块钻机为研究对象，结合经典结构动力学理论，根据模块钻机振动筛甲板支撑结构特点，通过模态分析、谐响应分析以及瞬态响应分析相结合的方式，构建了一套适合实际工程应用的结构动力分析流程，并根据计算结果针对性的改进结构设计，降低结构速度和加速度响应，达到工程标准要求，减少共振发生的可能性，该平台模块钻机已完成投产应用，效果良好，进一步验证了分析方法的可靠性，为海洋平台模块钻机结构动力分析提供重要参考，并可推广至海洋工程用于大型振型设备与结构设计。

摘要：

连接件是海上漂浮式光伏平台的关键部件，其连接强度和调整性能影响模块化浮式平台的动力响应；针对搭载光伏的模块化平台的连接问题，提出了一种新型的柔性连接件概念模型；根据新型柔性连接件的结构组成，对各个外接弹簧进行取权，得到附加刚度实现对连接件各向刚度精确调整，结合浮式平台动力学、连接件及海域模型进行模拟仿真，通过调节不同的附加刚度，得到第一块模块单元的时历响应及连接件主轴的极值载荷。研究表明：高附加刚度能减小连接件主轴的剪切极限载荷，但会增大主轴的拉压极限载荷值；当附加刚度为105N/m时，模块平台的垂荡振幅与无附加相比平均降低了67%，极大降低了模块平台单元的垂荡振幅。

摘要：

南海奋进号FPSO执行国内首次跨区域移位再利用，需要对内转塔单点系泊系统进行利旧改造和设计校核。以可解脱式单点浮筒吊装框架为研究对象，以极限状态方法为校核准则，进行相关工况分析；对比分析实体单元、梁单元和梁连接三种螺栓模型；建立有限元分析模型，分析吊装结构强度。结果表明：梁连接螺栓模型在吊装框架结构分析中适用性好；吊装框架整体结构强度满足设计要求。所建立的分析方法可为可解脱式单点吊装框架结构设计提供参考。

摘要：

针对风机法兰连接处高强螺栓失效影响结构安全运行的问题,以我国江苏如东某风电场4 MW单桩式风机为原型,建立含有螺纹的局部法兰结构和考虑法兰连接结构的整体风机模型,开展局部法兰结构在偏心载荷下的摩擦耗散能变化规律以及极限状态下的失效行为研究,然后通过整体风机模型探讨其不同位置处螺栓松动数量、比例与结构承载力之间的关系。分析结果表明,局部法兰螺栓结构的敏感松动位置位于近加载端的第一圈接触螺纹,极限破坏形式为螺帽与螺杆未旋合部位发生断裂破坏；对于整体法兰模型,结构承载力随受拉侧螺栓松动数量增加呈现先降低后趋于平缓的趋势,法兰分离量对于受拉侧螺栓的初始松动较为敏感。

摘要：

本文基于遗传算法对缓波形柔性立管进行构型一体化优化设计,通过对多重优化设计目标的集成归一化处理,兼顾了立管的弯曲变形和力学性能,有效提升立管构型设计的效率。在此过程中可以灵活调整各优化目标的权重占比,以匹配具体的立管设计条件和设计需求,进一步改善优化方案性能。算例结果表明,应用该方法能够简便、快捷地获取优化设计方案,且其整体性能得到显著提升,可为缓波形柔性立管构型设计提供合理参考和有效支撑。

摘要：

漂浮式风电是深化海洋风能开发的重要装备，其服役环境复杂，需同时经受风、浪、流联合激励，其中平台风载荷和流载荷作用将直接影响结构稳定性。为揭示漂浮式风电平台的风载荷与流载荷特性，搭建了风洞试验系统，针对作业工况和拖航工况，研究了不同入流角下平台风载荷和流载荷特性。实验结果表明：在作业工况下，当平台与风/流夹角为120°时，平台的风载荷和流载荷系数达到最大值，分别为0.67和0.98。在拖航工况下，平台的最大风载荷系数出现在120°入流角下，为0.69，而最大流载荷系数出现在90°入流角下，为1.00。此结果可为漂浮式风电平台的优化设计和拖航作业提供重要数据支撑。

摘要：

运载火箭海上发射船六自由度运动将引起安装在船上的导流槽发生平动及转动，进而对运载火箭燃气射流排导产生不利影响。为了研究海上发射导流槽运动对火箭尾流场的影响，建立某型运载火箭尾部喷管及导流槽组合模型，利用CFD软件Fluent基于Realizable k-湍流模型和二阶迎风格式对火箭尾流场进行瞬态数值仿真模拟，研究在导流槽平移和旋转状态下火箭尾流场内速度、压强、温度等参数。结果表明，海上发射船运动引起导流槽的水平运动将使导流面承受的总压显著增大，部分工况下最大增加70%以上；随着导流槽旋转角度的增加，导流面的总压值随之增大；特定的组合运动会使导流槽出现局部高温和高压。研究结果对运载火箭海上发射导流槽的构型以及热防护等工作具有参考意义。

摘要：

本文采用虚拟干涉检查方式对船舶加换装对象进行了三维动态预演，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，并考虑到碰撞准确性和严谨性，本文提出基于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。

摘要：

后挖沟技术能较好解决在役海底管道运行过程中各种隐患治理问题。研究了海管后挖沟分析方法，包括所遵循的校核标准，以及计算结果趋势分析和相关规律总结，着重对比了常用的解析法和有限元法在求解原理、结果分析、校核依据等方面的差异。结果表明，解析法本质上是经过数次验证形成的经验公式，相对保守，而有限元法则是利用有限元软件进行的仿真模拟，更贴合实际工况；并结合工程实例进行计算验证。研究内容和结论为在役海底管道后挖沟分析及现场作业提供重要的借鉴，有望在今后的类似工程项目中推广。

摘要：

风机叶片吊装施工是海上风电场建设的关键环节。 叶片吊装施工涉及繁琐的施工步骤和高难度的施工技术,且施工阶段容易受到天气、海浪、设备、人为等因素的影响。任何一个施工环节出现问题,都会导致整体施工进度延缓甚至出现设备损坏、财产损失和人员伤亡等严重情况出现。然而,针对于海上风机单叶片式吊装施工的风险评估研究还相对较少。因此,本研究基于IFMECA方法对海上风机单叶片式吊装施工进行了详细的风险评估。研究发现了12个故障模式和25个故障原因,并计算得到了故障模式的IRPN(改进的风险优先级数)和故障原因对故障模式的ICR(改进的危害度值)。根据研究结果,最危险的故障模式是FM4-叶片吊装故障,其IRPN为6.66,主要受到天气条件和人为操作等因素的影响。其次是FM3-叶片质量损伤,其IRPN为4.66,同样受到天气和人为等因素的影响。研究结果有助于提高海上风机叶片吊装施工水平,能够向工程人员预报施工过程中潜在的风险并提出管控措施,具有较高的经济价值和工程效益。