轴流式水泵集水池水力学模型试验研究

新港船厂大坞泵房于1973年试运转时，发现水泵有严重的振动，使泵房的地板，输水管、机座等都发生跳动。单台水泵启动后，约30秒钟水泵开始间断性的振动。随着船坞水位下降，水泵的振动逐渐加剧，因振动严重而被迫停止运转。两台水泵同时开动时，振动则更为严重，因此需要进行水力学模型试验。     

海洋工程中双柔性圆柱流激振动响应特性

海洋立管、海底管线和浮式平台系泊缆等柔性圆柱结构的流激振动会造成严重的疲劳损伤。目前,关于单根柔性圆柱流激振动的研究较多。为研究多根柔性圆柱系统的流激振动特性,开展了双柔性圆柱流激振动的模型试验。采用模态分析法将试验测量应变转化为位移。通过分析双柔性圆柱在并列、串列和交错排布方式下的响应位移、控制频率,揭示了双柔性圆柱的流激振动特性。研究结果表明:柔性圆柱并列排布时,两圆柱的相互作用使结构顺流向位移增大;柔性圆柱串列排布时,受遮蔽效应的影响,下游圆柱控制模态较低。由于柔性圆柱的多模态响应特性,"锁频"区后下游圆柱的位移并未显著增大;柔性圆柱交错排布时,下游圆柱发生"Wake-flutter",横流向和顺流向的控制频率接近,顺流向的位移显著增大。     

夏季副高位置的变化规律及其与福建干旱的关系分析

本文应用子波分析和功率谱等方法揭示夏季副高脊线位置的变化规律，进而分析脊线位置与福建夏季干旱的关系。主要结论有：（1）夏季副高脊线位置在20世纪80年代是异常偏南的频发时段，20世纪60年代和90年代是异常偏北的频发时段；且存在较为明显的准3～5、7、9a和13a周期振动，特别是准9a的周期振动相当显著（2）夏季副高脊线位置处于偏南（北）状态时，福建夏季易于（不易于）出现干旱；（3）夏季副高南界位置处于偏南（北）状态时，将影响到福建夏季降水；2003年夏季副高南界位置偏南与福建夏季严重干旱有着密切的联系，其振动对中低纬度地区值得注意。     

深海水泵与储料罐组合采矿硬管输送系统研究

通过对沙浆泵接力输送和水泵与储料罐组合输送两种深海采矿输送方法进行分析,可知采用沙浆泵对矿石流体进行接力输送的方法,沙浆泵容易磨损破坏,安装维护困难;而水泵与储料罐组合的输送方法在理论上具有扬程高,输送量大,能长期可靠地工作,当应用于深海硬管采矿系统时,输送设备的主水泵和主要动力设备安装于采矿船上,相对于深海工作,在技术上易于实现,工作可靠,操作和维修方便。并对四种输送系统参数进行分析,水泵与储料罐组合的输送方法在理论上可行,采用现有技术容易实现,是一种具有应用前景的深海采矿输送方法。     

龙口港内港湾振动的概要特征

一、引言港湾振动一般是指港内非潮汐起因的振动,其周期可为几十分钟到几个小时。有时称这种振动为假潮。这种振动的幅度有大有小,周期或长或短,延续的时间也不相同。特别是那些振幅较大而周期较短的振动,可以在短时间里引起港内水位的骤然升降,其幅度最大可达二米以上。由于水位的急剧变化,可导致港内的船只搁浅,码头被淹,港内外船只的航行也要受到影响,以致于对生产和国家财产都可造成严重的危害。因此,港湾振动的研究是有实际意义的。     

悬跨海底电缆涡激振动特性及疲劳损伤分析

悬跨海底电缆作为细长柔性结构,在静力平衡状态下具有一定的垂度,在水流作用下的涡激振动特性与海底管线和海洋立管等结构也有很大的不同,其振动模态受垂跨比影响很大。通过物理模型试验开展了不同垂跨比下悬跨海缆的涡激振动和疲劳损伤特性研究。试验模型按照水弹性相似准则设计,试验中测量了不同流速下海缆模型产生涡激振动时的应变历时数据,采用模态分析法获得了模型涡激振动时的振动模态和振幅。分析了不同流速下海缆模型的振动模态、应变和疲劳损伤的变化和分布特征。试验结果表明：垂跨比显著影响了海缆的涡激振动模态和应变幅值大小。在本试验流速范围内,对一定长度的悬跨海缆模型,当垂跨比较大时,随着流速的增大,模型涡激振动的主响应振动依次出现反对称1阶和对称1阶模态;当垂跨比较小时,模型涡激振动的主响应模态依次出现反对称1阶和对称2阶模态。当涡激振动主响应模态为反对称1阶时,疲劳损伤最大值达到0. 1~0.7。     

近壁面柔性圆柱流致振动—拍击耦合特性试验研究

大跨度柔性悬跨海管的振动响应及管床碰撞会加剧管道的疲劳损伤,影响管道油气的安全输运。基于高速摄像非介入测试方法捕捉了近底床柔性悬跨海管的振动响应特征及管床拍击过程,对比分析了间隙比G/D及约化速度U_r对振动—拍击耦合响应的影响,辨识并提出了试验观测的管床拍击模式。研究结果表明：悬跨管的均方根振幅A_{z, rms}/D在前二阶主导模态下随约化速度U_r的升高先增大后减小;当间隙比减小时,共振区的振动频率减小,且一阶振动向二阶振动的过渡在更高的约化速度时发生,过渡时存在时间上的模态切换现象。振动平衡位置向远离壁面一侧偏移。根据悬跨管振动的主导模态与拍击特性,通过试验辨识了6种管—床拍击模式,包括一阶模态主导的小段拍击、大段拍击,一阶向二阶模态过渡时的Ⅰ、Ⅱ型拍击,以及二阶模态主导的单段拍击、双段交替拍击。     

任意截面大尺度柱群振动时的流体作用力

大尺度垂直柱体是海洋工程结构物的一种典型结构型式。在很多场合,柱体与周围流体的耦联振动是设计中重要的考虑因素之一。尤其当多根柱体共存且相距不远时,柱与柱的干扰将导致柱体振动时流体动力特性的改变。本文发展了单柱振动时的源汇分布法,可用于计算任意截面大尺度柱群振动时的流体作用力(以附加质量和阻尼系数的形式表达),并初步探讨了柱间间距对流体作用力变化的影响。在我们的讨论中,柱的截面可以是任意的。     

冰与结构动力相互作用的理论分析模型

在过去20年中,北极地区不同型式近海结构均发生过严重的冰激振动.这些结构包括独腿灯塔(70年代的芬兰波兹尼亚湾)、多腿采油平台(1969、1977和1988～1990年我国渤海湾)以及大尺度的人工岛(1986年加拿大波弗特(Beauforts)海Molikpaq人工岛).这些振动在不同程度上造成了结构损坏或影响正常生产.因此,认识和抑制近海结构的冰激振动是一个迫切和现实的问题.基于研究者从不同角度观察的结果,解释这类振动的观点各不相同.     

月牙肋抑振装置对柔性立管涡激振动抑振作用的试验研究

海洋立管的涡激振动会对立管结构的疲劳寿命产生严重的影响。提出1种月牙肋抑振装置,通过在室内水槽中进行物理模型试验,研究该装置在涡激振动情况下对立管的抑振作用。测得该装置在立管表面不同布置方式时顺流向及横流向振动的应变时程曲线,使用DASP软件对所测数据进行分析处理,得到立管的振动幅值和功率谱。试验结果表明:这种月牙肋抑振装置可明显降低立管模型的振动幅值,且对振动频率有一定的影响,同时也表明不同的布置方式对立管的抑振效果也不相同。     

二阶线性差分方程新的振动与非振动准则

讨论二阶线性差分方程 Δ2 xn-1 pnxn=0解的振动与非振动性 ,其中 :pn≥ 0。结论是 :若存在自然数 n0 ,当 pn 在数集 { lmn0 ,lmn0 1,…… ,lm 1n0 - 1}上的有限和满足某种条件时 l、m∈ N,则可对方程的解的振动与非振动性作出判断。     

不同运动自由度组合串列双圆柱涡激振动数值模拟

基于自主研发的紧致插值曲线CIP (Constrained Interpolation Profile)方法数学模型,对均匀来流条件时不同运动自由度组合下的串列双圆柱涡激振动问题开展二维数值模拟。模型针对雷诺数Re=100,质量比m*=2的串列双圆柱涡激振动问题,选取上、下游圆柱不同运动自由度组合工况进行模拟。重点分析圆柱的升阻力系数、运动位移随折合速度Ur变化的响应。研究表明:当上游圆柱双自由度运动时,随着下游圆柱运动自由度的增加,下游圆柱对上游圆柱涡激振动响应的影响减弱;当下游圆柱双自由度运动时,随着上游圆柱运动自由度的增加,上游圆柱对下游圆柱涡激振动响应的影响变强。研究结果表明圆柱运动自由度组合形式对串列双圆柱涡激振动的影响不可忽略。     

弯曲柔性立管举升气液两相流时的流固耦合效应研究

海洋油气混输时,气液两相流与混输立管之间的双向流固耦合作用机理十分复杂.针对柔性立管与气液两相流的流固耦合响应问题,在气液两相循环试验装置中开展了不同流型两相流流动特性及柔性立管振动响应的测试,利用高速摄像非介入测试技术同步捕捉了柔性立管的振动位移与管内的流型演变过程,对比了不同流型气液两相流诱导的立管振动响应特性,通过对比固定和振动立管内的气液两相流动特性,辨析了振动对管内两相流动的影响.结果表明:柔性立管中出现了泡状流、泡状—段塞流、段塞流、段塞—搅拌流和搅拌流五种流型,不同流型的气液两相流诱导立管振动的机理不同,在段塞—搅拌流作用时立管的振动响应最剧烈.与固定立管相比,强烈的振动不同程度地改变了气液两相流的流动特性,振动立管中部分两相流流型转变的临界条件有明显地调整,相对而言,振动对搅拌流和泡状流的影响较小.     

考虑流固耦合时的海底管道悬跨段非线性动力分析

通过对管道的涡激振动试验,提出了考虑流固耦合的非线性涡激升力表达式,并用该式进行了海底管线悬跨段非线性动力响应时程分析。对考虑流固耦合与未考虑流固耦合情况下得到的管道动力响应时程进行对比,算例表明:当管外流场流速与管道顺流向振动速度值较接近时,不考虑流固耦合时的计算结果明显小于考虑流固耦合时的计算结果。分析认为,在管外流场流速与管道顺流向振动速度值较接近的情况下,管道的涡激振动计算宜采用非线性涡激力模型。     

粗颗粒水下管道输送系统振动的实验研究

浸没于水中的粗颗粒管道输送系统,由于受到泵、内部两相流及外部流体三者的耦合激励,管道系统振动将对管道输送参数和安全稳定性产生严重影响。为了深入分析水下管道输送系统工作时振动的特性,设计了一套振动测试,对管道系统振动进行了测试,获取管道在不同工况下的时域波形,通过快速傅里叶变换对振动信号进行频谱分析。试验结果表明:随着输送体积浓度增加,X与Y方向的最大振动幅度随着体积浓度增大而增大,但是Z方向的最大振动幅度则是随着体积浓度增加而降低;同一输送浓度情况下,Y方向振动幅度最大,X方向次之,Z方向最小;随着输送浓度提高,流体紊流引起的管道振动加剧。这些结论将为深海采矿管道支撑结构设计和减振提供参考。     

番禺30-1导管架海洋平台结构振动监测与安全分析

番禺30-1平台是我国首座位于南海海域水深200 m的固定式导管架海洋平台结构,平台结构基频较低,在动载荷作用下平台结构极易发生振动响应,可能对平台结构构件、设备及人员造成一定的安全隐患。现场监测得到的番禺30-1平台结构振动响应统计数据发现,季风期平台结构在波浪作用下发生稳定持续的振动响应,偶然性拖船撞击平台结构桩腿时发生较为强烈的瞬态振动响应。运用有限元数值动力分析方法,结合相关规定对平台结构在波浪及拖船撞击时进行了结构安全性能分析,为平台结构的安全运行及安全保障提供参考价值。     

基于尾流振子模型的海底管跨动力特性研究

以海底细长柔性管跨结构为研究对象,分析了当管外流体流经管道时产生涡激振动的动力学特性及其相关影响参数。为了考察海底管跨的振动响应,将尾流振子模型与管跨的振动方程相结合,得到了流固耦合系统的振动响应分别由两个变量为管跨位移和尾流举升力的偏微分方程描述。使用van der Pol非线性振子模拟作用在管跨上的振动尾流,通过实例的计算与分析,确定几个重要参数对管跨振动响应的影响程度。     

万向节轴系倾角对水下航行体声场辐射特性的影响

推进系统采用万向节传动时,由于万向节自身特性以及结构空间限制、安装精度等影响,使得传动系统存在轴间夹角和基座偏斜角,从而导致工作时产生附加载荷、振动和噪声,附加载荷作用于联接部件时会造成部件的受迫振动。鉴于此,对存在轴间夹角和基座偏斜角时传动轴本身的传动特性进行了 MATLAB 仿真分析,并对不同轴间夹角和基座偏斜角情况下航行器系统振动声辐射进行了测试,测试结果表明不同的轴系倾角对系统的振动声辐射存在一定影响,该结果对同类型产品的设计和安装调试具有一定的指导意义^[1]。     

一类中立型差分方程的非振动解

讨论了中立型差分方程Δ(xn-λxn-k) pnf(xg(n))=0的非振动解。首先证明可以根据非振动解{xn}当n→∞时的渐近性质把非振动解分成两类;其次分别给出存在这两类非振动解的充分条件;最后给出例子说明定理的应用。     

半封闭海湾固有振动周期的数值计算

用二维数值模式,根据芝罘湾的实测水深和形状,计算了该湾的固有振动周期,与实测资料吻合较好。计算结果同时给出了当节点N=1,2,...,6时,湾内的振幅分布（合波长、波节线分布）,以及纵振动和横振动分布情况。