深水浮式平台垂荡运动与水下柔性立管涡激振动的动力耦合

基于有限元数值模拟,进行了"平台垂荡-顶张力立管涡激振动"整体系统的动响应数值模拟。动响应模型考虑了立管尾迹流场的水动力与结构动力的耦合和垂荡引起的立管结构刚度的时变特性;分析了平台垂荡运动的频率、模态阶数等因素对水下顶张力立管涡激振动的影响。数值结果表明:与不考虑平台运动相比,立管的动响应位移会增大;立管响应幅值随着模态阶数的降低而增大;在响应过程中,尤其对于低阶模态,会出现响应的模态转换现象。鉴于在平台垂荡和涡激振动的共同作用下,立管的动响应会大于涡激振动、参数激励分别单独作用的响应,建议在立管实际工程设计中应该考虑平台运动和涡激振动耦合激励作用下的结构动响应。     

涡激振动实验中的流速增大装置研发与性能研究

拖曳水池中进行立管涡激振动实验时,为了保证采样时间长度,难以达到较高的Re数。流速增大装置可以在不提高拖车车速的情况下增大立管外的流速。利用这种流速增大装置还可实现流速分层流场中细长柔性立管涡激振动实验。经过对流速增大装置中的进流段曲线进行优选,发现Witozinsky曲线的总体性能最好。在对流速增大装置进行水池实验和数值模拟后,发现流速增大区域的流速增大倍数接近进流段收缩比,流速增大区域流场比较稳定、均匀,流速增大装置对其外的流场影响很小。此流速增大装置不但可应用于拖曳水池中的立管涡激振动实验,还可以应用于对流速要求较高的水下航行体的水池试验,如鱼雷、水下机器人等。     

驳船横荡运动下海洋立管的动力响应

海洋浮式生产系统下立管的受力情况复杂,国内的研究大多集中于两端固支或简支的情况。本文则以水面驳船的横荡运动作为立管上端的动力边界条件,将Matteo Luca Facchinetti的尾流振子模型与考虑外流涡激振动作用下海洋立管运动微分方程相结合,得到管道与流体的耦合振动方程,用Hermit插值函数将方程进行有限元离散,并用Newmark时程分析法及迭代法求解,得到管道各点的位移时程曲线。结果表明:立管的振动频率主要由上端驳船的运动频率所确定,随着驳船运动频率的增加,立管中点的位移幅值先增加后减小;在有动边界存在的条件下,改变外流流速对立管中点的位移幅值影响不大。     

立柱直径比对四立柱平台涡激运动性能影响的数值研究

与单立柱平台(Spar)类似,四立柱平台在洋流作用下也容易发生涡激运动,对锚泊和立管系统的疲劳寿命产生不利影响。一种非对称半潜式平台具有两种不同尺寸的立柱,立柱直径比对非对称平台涡激运动性能的影响尚需深入研究。采用计算流体力学(CFD)方法,对直径比分别为1.0、1.5和2.0的立柱组合在两种不同角度水流作用下的运动响应进行了二维数值模拟,分析发现:立柱直径比不为1时四立柱平台也具有明显的涡激运动,其横荡运动具有显著的锁定现象;在广义折合速度定义下,与相同直径的四立柱平台相比,立柱直径比不为1时其横荡运动锁定区间变宽且滞后,横荡响应幅值的峰值具有明显差异;在所研究的直径比范围内,大直径立柱在上游时涡激运动响应比其在下游时更显著,且这种差异随着直径比变大而变大。     

海洋立管涡激振动模型的实验验证

考虑内流作用利用功能原理建立顶张力立管涡激振动响应数值模型,采用尾流振子模型模拟涡激振动升力,利用Hermit插值函数将其离散得到立管振动响应的矩阵方程形式,运用Newmark-β法在时域内迭代求解其动力响应。在山东省海洋工程重点实验室进行了阶段流作用下的大长细比海洋立管涡激振动试验,对比数值模拟和试验结果表明该模型对于考虑内流作用的大长细比海洋立管涡激振动响应预报是有效的,为深水立管涡激振动研究提供一定的借鉴。     

张力腿平台涡激运动模型试验与数值分析

为揭示张力腿平台涡激运动响应规律,采用数值模拟与模型试验相结合的方法研究了全水深系泊张力腿平台涡激运动响应。根据张力腿平台主尺度参数,按照几何相似制作了水池试验模型,在满足运动相似和动力相似的条件下开展了均匀流、剖面流模型试验,并将模型试验结果与数值模拟结果进行了对比,验证了数值模拟与模型试验结果的一致性。分析结果表明在均匀流作用下张力腿平台涡激运动的锁定区间在5.5<U_r<8.5,来流角对涡激运动影响较大。剖面流作用下平台涡激运动规律与均匀流作用基本一致,但剖面流造流引起的能量分散,使平台在XY平面的运动轨迹变得不规律,系泊系统提供的回复力对涡激运动幅值有抑制作用,来流角和流速对张力腿或立管模态影响明显。论文得到结论对于张力腿平台的工程设计有一定借鉴意义。     

分隔板对Spar平台涡激运动响应影响的分析研究

当流体流经单柱式结构物时,由于流体黏性和逆压梯度的存在,会产生非定常的升力、阻力和涡旋脱落,即涡激运动现象,对一座Truss Spar平台的硬舱部分附加长度为1.0D(D为硬舱直径)的刚性来流侧分隔板,基于开源平台OpenFOAM,采用基于剪切应力运输的延迟分离涡模拟(SST-DDES)方法,在不可压缩黏性流场中,对其进行三维数值模拟,以研究在不同流速下,来流侧分隔板对Spar平台涡激运动特性和运动响应的影响。结果表明：在较高流速下,横荡周期减小22.21%,横荡最大幅值减小81.3%。说明在较高流速下,附加分隔板有助于减少Spar平台的运动响应幅值。     

质量比对柔性立管涡激振动影响实验研究

质量比是影响海洋立管涡激振动的一个重要因素.通过在室内物理实验中使立管模型内部分别充填空气、水和沙来改变立管的质量比,从而研究质量比对柔性细长立管涡激振动的影响.实验结果表明:在相同流速下,质量比大的立管模型所激起的模态更高.在低约化速度区域,空管和水管的涡激振动响应频率与涡脱落频率相同,沙管的响应频率则与自振频率更接近,三种质量比立管的响应位移较接近;在高约化速度区域,三种质量比的立管模型的响应频率处于自振频率和涡脱落频率之间,但空管的响应频率随约化速度的增大而不断增大,同一流速下,质量比大的立管模型响应位移小,其中空管的涡激振动响应一直处于大振幅的锁定状态下.共振区域对应约化速度的范围随着质量比增大而减小.     

大直径浮式结构涡激振动的数值模拟

通过数值模拟的方法研究Spar平台两自由度涡激运动,建立考虑流固耦合时Spar平台涡激运动时域数值模型,采用Matlab软件编程计算了Spar平台在不同流速下的两自由度涡激运动响应,并比较了Spar平台涡激运动时非线性阻尼对于结构的影响。通过对数值模型模拟结果的比较发现,非线性阻尼能降低Spar平台两向涡激运动响应的计算结果,尤其是当平台发生共振时,这个影响更为显著。     

多频参激—涡激联合作用下顶张力立管分岔分析

复杂海洋环境中,顶张力立管顶部平台受到不同分量叠加的波浪作用,导致其轴向张力与多个频率相关,系统产生多频参激与涡激的联合振动,其动力学行为变得更为复杂,尤其是分岔和混沌等非线性振动特性有待进一步分析。首先,基于欧拉—伯努利梁理论,引入范德波尔尾流振子,建立和推导受多频参激—涡激联合作用下立管的动力学模型及其运动微分方程;接着,利用伽辽金法得到离散后的常微分方程组,采用多尺度法得到系统共振响应的调谐方程;最后,通过数值算例探究系统在多源和多频载荷联合作用下的共振响应。结果表明：对于多频参数激励,其中一个参数激励幅值在立管振动中起主导作用,而另一个会引起分岔的位置、数量和性质发生改变;随质量—阻尼参数增大,系统共振响应幅值整体先增大后减小,各分岔点出现的位置整体先向泄涡频率较大处移动,随后向泄涡频率较小处移动;质量—阻尼参数的变化还可能诱使系统发生倍周期分岔和混沌现象,危害结构安全。此外,采用直接数值积分求解微分方程组,验证近似分析结果,两者吻合较好。     

Estimates of fishery potentials of the EEZ of India

An attempt has been made to estimate the fishery potentials of the EEZ of India on the basis of data on primary and secondary production. The total column primary production and zooplankton production have been calculated to be 265·9 and 9 million tonnes of carbon per year, respectively. From these values the fishery potential has been estimated as 2·5 million tonnes per year. To this, if we add the estimated demersal fish catch, being 1·2 million tonnes per year, the total potential yield comes to 3·7 million tonnes per year. Since the present average total catch is about 1·6 million tonnes in a year, the fish catch could be doubled.     

海鸟系列CTD数据预处理分析

介绍了海鸟系列温盐深测量仪(CTD)原始数据预处理的方法和步骤,解释各个过程中的原理,根据规范和工作实际对处理过程中存在的问题进行分析,提出解决方案,针对资料的标准化提出建议和意见。     

乐清湾水域纳潮量演变分析

基于1965年以来的不同时期水深地形数据和卫星遥感影像资料,对乐清湾岸线和不同特征值水深所围水域面积的历史变化进行研究,根据GIS技术计算乐清湾近50年的不同水域面积的演变特征。利用实测地形资料和水文数据建立乐清湾海域二维潮流数学模型分析乐清湾水域纳潮量的演变情况。结果表明:(1)乐清湾海域纳潮量近50年减少3.16×10~8 m~3,2013年较1965年减少17.69%,年均递减速率由0.06×10~8 m~3/a增加至近年的1.96×10~8 m~3/a;(2)海湾不同区域围填海造成相应海区水域面积的缩减,但纳潮量对水域面积改变的响应程度有显著差别。内湾滩涂围垦对乐清湾不同湾区纳潮量影响十分有限,外湾围垦对纳潮量的影响由外湾向内湾明显递减。漩门湾二期工程显著改变乐清湾的潮流形态,造成各个湾区纳潮量均出现大幅度的调整。本研究可以为海湾的生态环境保护和预测海湾的发展趋势提供量化的参考数据。     

波浪计算可视化的研究

文章讨论了波浪场可视化实现过程中的一些关键的算法。文中针对表示波浪面的数据集的特性,采用了一种简单的节点法矢量算法。绘制结果表明,用这种简单算法取代二维和三维的数据场节点法矢量的常用算法,能够保持波浪场三维图形的光照效果。利用层次模型算法进行波浪的动态演示,比较了相同面积的波浪场在不同网格密度情况下图形的显示质量,提出波浪场图形质量有与特征波长相匹配的最佳经验网格密度。     

牡蛎肉提取物主要营养成份的分析

牡蛎肉中含有丰富的糖元、牛磺酸以及微量元素锌等。牡蛎肉提取物的氨基酸通过 ＨＰＬＣ分析,表明含有丰富的牛磺酸（７％）;经　酮比色定糖法测定其糖元含量为 １４．５％;石墨炉原子吸收法测得其锌含量为 ８９． ５ × １０~－６（ｍ／ｍ）。牡蛎肉在保健补品方面能起到陆源食品所不能代替的独特作用。可以预言,牡蛎肉将作为开拓保健补品的新资源。     

光辐射对海洋微藻脂肪酸含量的效应

不同光辐射强度下三角褐指藻和小球藻脂肪酸的气相色谱分析表明 ,光辐射对海洋微藻脂肪酸的含量和组成影响很大。三角褐指藻和小球藻总多不饱和脂肪酸含量随着照度的增加呈下降趋势。在本实验条件下 ,在较低光强 (0 .2 5× 10 3 L ux～ 1.7× 10 3 L ux)时 ,EPA、DHA、C18∶ 3等多不饱和脂肪酸含量较高。     

Numerical Study of the Generation and Propagation of Trigger Meanders of the Kuroshio South of Japan

We examine the processes underlying the generation and propagation of the small meander of the Kuroshio south of Japan which occurs prior to the transition from the non-large meander path to the large meander path. The study proceeds numerically by using a two-layer, flat-bottom, quasi-geostrophic inflow-outflow model which takes account of the coastal geometries of Kyushu, Nansei Islands, part of the East China Sea, and the Izu Ridge. The model successfully reproduces the observed generation and propagation features of what is called "trigger meander" until it passes by Cape Shiono-misaki; presumably because of the absence of the bottom topography, the applicability of the present numerical model becomes questionable after the trigger meander passes by Cape Shiono-misaki. The generation of the trigger meander off the south-eastern coast of Kyushu is shown to be associated with the increase in the supply of cyclonic vorticity by the enhanced current velocity in the upper layer along the southern coast of Kyushu where the no-slip boundary condition is employed. Thereafter, the trigger meander propagates eastward while inducing an anticyclone-cyclone-cyclone pair in the lower layer. The lower-layer cyclone induced in this way, in particular, plays a crucial role in intensifying the trigger meander trough via cross-stream advection in the upper layer; the intensified trigger meander trough then further amplifies the lower-layer cyclone. This joint evolution of the upper-layer meander trough and the lower-layer cyclone indicates that baroclinic instability is the dominant mechanism underlying the rapid amplification of the eastward propagating trigger meander.     

蓝藻基因组研究进展

本文对近年来蓝藻基因组研究进展进行了综述.介绍了聚胞藻PCC6803基因组研究方法和成果,包括最佳分析软件的选择,所获得的基因组基本信息,以及后基因组研究的部分成果.蓝藻基因组间差异很大,文中介绍了其它蓝藻基因组的基本信息和在各个藻种里的重要发现.文章最后探讨了蓝藻基因组的研究意义和前景.     

深海油水主动旋流分离器强制涡流前推段结构对分离性能影响数值模拟

针对深水油气田主动旋流分离器强制涡流前推段锥度对分离性能的影响进行研究,应用RSM(reynolds stress model)湍流模型对主动旋流器内部强旋流场进行数值模拟计算,在强制涡流前推段锥角变化时,合理预测并对比其内部轴向速度、切向速度、离心力以及分离效率的变化。研究表明在一定范围内,前推段锥度的增加可以提高混合液在前推段内的轴向速度和切向速度,进而可以获得更高的分离效率。当锥角达到15°时,可以获得最为理想的分离效果。此外,在不同深水环境下对该主动旋流分离器进行仿真计算表明,不同的环境压力对旋流器分离效率影响很小。     

水东湾地貌形态演变数值模拟

为了研究泻湖型海湾内经常出现的湾中岛的形成机理,应用水平二维潮流、泥沙输移和地形演变耦合模型,对具有典型的沙坝泻湖地貌形态的水东湾的湾中岛的形成和演化进行了数值模拟,成功地模拟出了涨潮三角洲(大洲岛)的形成过程,计算结果与实际地貌形态总体符合。模型中分别考虑了全沙输沙和推移质输沙两种输沙情况。结果表明,水东湾湾中岛是由涨潮流引起的泻湖内泥沙不断淤积而形成的,是一种涨潮三角洲的地貌形态;全沙输沙模式比推移质输沙模式更适合这一地形演化过程的模拟。模拟结果也再现了湾中岛在25 a期间的地形变化过程,这一研究结果为通过计算数值模拟来研究一般海湾的地貌形态的形成机理和演化过程提供了实际算例。