青岛地铁三号线雷击风险评估分析

依据相关的国家技术规范,参照国际规范,根据设计文件数据和山东省闪电定位系统的探测数据以及现场勘查情况,对青岛地铁三号线进行雷击风险评估。分析得出:三号线各车站的年平均雷击次数和平均雷电流均有不同的差异,因此各车站及相关建(构)筑物的防雷工程设计应根据其所在地的雷电数据进行计算和设防;经计算,控制中心、车辆段和综合基地属第二类防雷建筑物,各地铁出站口为第三类防雷建筑物;评估得出,危险品库的人员损失风险值大于规范规定的容许值,应增加或改进防雷措施。     

不同CTD数据垂向分辨率对黑潮地转流动力计算的影响分析

基于日本海洋信息中心提供的东海黑潮PN断面垂向分辨率不同的2种CTD数据,采用动力高度法计算了2000—2011年的断面流速。通过对49个航次的流场结构、最大流速、流幅、流量等黑潮特征值的对比,分析了不同数据垂向分辨率对黑潮地转流动力计算的影响。结果表明:数据垂向分辨率不同对东海黑潮的流量几乎没有影响,对平均流幅影响很小,对流核位置略有影响,但对平均流核个数、平均最大流速影响较大。2种数据对应的流场差异主要有:与低分辨率数据对应的流场相比较,高分辨率数据对应的流场流核区流速较大、平均流核数偏多。不同流核结构在2种数据对应的流场中出现概率差别较大,低分辨率数据结果中的单核结构出现概率最高,高分辨率数据结果中的双核结构出现概率最高。     

青岛地区电场仪资料在一次雷暴天气过程中的应用分析

利用大气电场仪资料,结合天气实况、天气雷达和闪电定位仪等资料,对2013年7月1日青岛地区一次雷暴天气过程进行了综合分析。结果表明,当地面电场强度曲线在几十到几百毫秒量级内发生极性反转,变化幅度在2 k V/m以上,且完成后电场值会迅速回到极性反转前的电场值附近时,可以判断为发生了一次地闪。单站电场强度曲线可以反映出雷暴云与测站间距离的变化,闪电发生前电场强度的增加可为雷电预警提供时间。大气电场仪组网监测资料可以对雷暴云的移动路径做出判断。综合分析大气电场仪组网数据、天气雷达以及闪电定位资料等多源资料,可以更好地判断雷暴云的活动状况,提高雷电的预警准确率和时间提前量。     

山东省雷电灾害风险评估系统的开发

山东省雷电灾害风险评估系统是以Java为平台设计开发的集查询管理和计算功能于一体的办公软件。该系统可依项目所在地经纬度自动分析该区域气象资料,根据雷电灾害风险评估技术规范和现场勘查数据,对各类建筑物的雷电灾害风险进行系统评估。所有数据可在系统内部完成交互及分析计算,自动生成评估报告,提高了雷电防护技术服务的工作效率和水平。     

闪电发生的环境场特征及闪电活动的预报

利用2006—2015年6—8月章丘探空站逐日探空资料,计算了K指数、抬升指数、对流稳定度指数等6个环境参数,探讨了单个环境参数和多个环境参数组合与闪电活动的关系。结果表明:1)单个环境参数在一定数值范围内可作为闪电活动预报的指标,且较强的闪电活动更容易由大气的不稳定状态来预报; 2)多个环境参数的组合可在一定程度上反映闪电活动的特征,闪电出现的概率随着达到大气不稳定临界值物理量参数个数的增多而增大,预报效果比单个参数更好; 3)应用事件概率回归方法建立了闪电概率潜势预报方程,方程通过了α=0. 01的显著性水平检验,通过检验和评估,闪电概率预报的TS评分达到78%,该方法的建立为闪电潜势预报提供了参考依据。     

波生沿岸流的数值模拟研究

采用完全非线性Boussinesq方程建立的FUNWAVE模型进行波生沿岸流数值模拟研究,通过对不同斜坡地形和波浪入射条件下波生流的物理模型实验结果进行比较,验证了该数值模型能较准确地计算沿岸流;通过改变波浪的不同入射条件,对不同入射条件的沿岸流数值模拟得出:当其他条件不变时,仅入射波高增大时,沿岸流的流幅和幅值增大,幅值位置向深水移动;仅增大入射周期时,沿岸流的流幅显著增加,幅值的增加较小;斜坡地形坡度的改变能显著影响波生沿岸流的流幅和幅值,但对沿岸流幅值位置的水深影响不大。采用窄缝法处理动边界时,选择合适的窄缝起始水深对沿岸流的准确计算是十分必要的。     

山东省雷电灾害特征分析及防雷减灾对策研究

利用2006—2013年山东省17个地市的雷电灾害数据资料,统计分析了山东地区近8a雷电灾害的时间、空间、行业分布特点以及造成的人员经济损失,并利用气象学统计分析中的分级统计法,得出17个地市雷电灾害数量等级标准的量化取值,绘制出了山东省2006—2013年的雷电灾害数量等级空间分布图,与以闪电定位基础数据绘制的密度空间分布图进行了对比分析,提出了相应的防雷减灾建议对策。     

极地船舶冰区航行中冰激结构疲劳的累积损伤分析

极地船舶在冰区航行中经常与各种类型的海冰发生不同程度的碰撞,充足的疲劳强度储备至关重要。本文提出了基于实测冰载荷的极地船舶结构冰激疲劳的累积损伤分析方法。以“雪龙”号极地考察船为研究对象,通过对我国第8次北极科学考察中的冰厚和航速等现场测量数据进行统计分析,在冰厚0.5～2.5 m、航速2～12 kn范围内构造冰激疲劳工况,并将二者的联合概率分布作为疲劳工况的发生概率;基于支持向量机方法反演识别出典型工况下的冰载荷时程,通过动力学分析确定关键位置及相应的热点应力,并采用雨流计数法统计应力循环次数;最后通过S-N曲线和Miner线性累积损伤理论进一步计算该航次内的疲劳损伤度,验证了“雪龙”号在冰区航行的安全性。本文对极地船舶结构的抗冰设计和安全评估具有一定的参考意义。     

基于SESAM的半潜式平台水动力响应分析

根据三维势流理论,应用SESAM软件对国内某海域半潜式平台的水动力性能进行了研究。分析了目标平台在频域下的附加质量系数、阻尼系数,以及运动响应幅值(RAO)等一系列水动力参数,并研究了粘性阻尼对半潜式平台RAO的影响。结果表明,粘性阻尼对半潜式平台运动响应幅值有很大的影响,研究水动力性能时不能忽略。     

CAMS-LNWS雷电临近预警系统在山东地区的应用

随着经济的发展,雷电对城市发展建设的威胁日益严重,开展雷电监测及预警预报技术的研究成为灾害防御工作的重点。该文简要介绍了CAMSLNWS雷电临近预警系统及其在山东地区的应用,通过选取典型雷暴天气过程对预警结果进行分析和评估,给出不同预警时效预报结果的评分值,并分析出现差异的原因。结果表明:该系统能够对可能发生雷电的区域进行有效预警,随预警时效的延长,预警效果有所降低。     

一种新型Semi-Spar式海上风机平台系泊系统优化分析

参考英国的Kincardine风机采用的新式的Semi-Spar概念,结合spar式基础和半潜式基础的特点,提出了一种新式海上浮式风机平台模型,并基于三维势流理论,利用AQWA软件进行水动力计算,验证新式平台可靠性。分析了在风、浪、流荷载联合作用下,锚链竖向夹角、系缆数量对风机浮式平台运动性能和系泊张力的影响,对系泊系统进行优化,并验证极端工况下的可靠性。结果证明风机平台水平运动和纵摇运动幅值较小,但垂荡幅值略大,而通过减小锚链竖向夹角可以控制平台运动响应幅值,增加系缆数量可以同时减小系泊张力大小。计算结果证明了新型Semi-Spar式海上风机平台可行性,为浮式风机平台及系泊系统的设计提供参考。     

海洋监测设备实验水槽的环境动力参数I.典型海域

为海洋监测设备实验水槽的设计和模型实验的开展提供动力环境方面的依据,分析了中国近海和各大洋典型海域浪、流、风等环境要素的特征,对中国近海给出环境要素特征量的平均值和最大观测值,对大洋给出统计的最大概率对应的要素值和1%概率大值;模拟能力评估显示,实验水槽对浪、流、风均具有很好的模拟能力,可满足今后对海洋监测设备开展的各类模型实验需要。     

青岛沿海地区雷暴过程闪电始发位置的微物理参量特征分析

本文通过低频磁脉冲闪电探测系统和双偏振雷达联合观测结果,针对2019—2020年青岛沿海地区发生的5次雷电灾害天气,研究了雷暴的闪电始发位置与微物理参数之间的关系,结果如下:(1)闪电主要始发于组合反射率大于45 dBz的强回波区,地闪的接闪位置距离主雷暴云系可达10~30 km左右。闪电始发区域组合反射率的中位数为55 dBz,液态水含量的中位数为37 kg/m²。(2)闪电始发位置的双偏振雷达水平反射率主要集中于35~45 dBz,差分反射率主要集中在1.5~2.5 dB,相关系数集中于0.97~0.99。大部分雷电始发于0℃等温线和–10℃等温线之间,位于液态水、湿霰和干霰混合相态粒子区。部分雷电过程发生于湿霰区的中上部,这种情况一般差分反射率值很大。(3)在–10~0℃等温层之间存在相关系数大值区且相态粒子为湿霰粒子,说明为过冷水区。过冷水区中极易产生大直径的霰粒,在强上升气流的作用下,大直径霰粒与冰晶碰撞从而极易发生闪电过程。     

起伏海面的雷电电磁场传播特征及其对闪电定位精度的影响

为了研究起伏海面对雷电电磁传播的影响,本文利用Barrick表面阻抗理论和Wait近似算法,采用改进二维分形海面模型模拟起伏海面,利用数值模式,分析起伏海面的雷电电磁传播特征,并进一步讨论了起伏海面对时差法闪电定位系统定位精度的影响。结果表明:起伏海面对垂直电场和磁场的峰值的影响不显著,但会引起波形的上升期时间的延长,浪高越大,影响越明显;随着观测距离的增加,雷电垂直电场波形的上升时间逐渐变长;风速的变化与雷电垂直电场波形的上升时间成正比;由于海面起伏引起雷电电磁场波形在传播中的变化会影响基于时差法闪电定位系统的定位精度,定位误差可达几至十几公里。     

台风对海上风电单桩基础累积变形影响试验研究

文中主要采用小比尺模型试验,研究了台风对海上风电单桩基础累积变形的影响。通过在模型槽中进行桩的水平静力和循环加载试验,得到了不同工况下桩的累积转角与循环加载次数之间的关系曲线。随后对曲线进行分析,拟合出无台风工况下累积转角的计算公式,然后运用叠加法,得出了有台风工况下累积转角的计算公式。试验结果表明,单独作用一种循环荷载时,桩的累积转角是循环次数的幂函数。台风引起的大幅值循环荷载会导致转角的陡升,且增加幅度与小幅值循环荷载的幅值负相关。当将台风荷载设置在加载过程的开头时,对于疲劳设计工况,台风荷载产生的累积转角占总的累积转角的99%以上,因而可以忽略小幅值循环荷载产生的累积转角,直接用台风荷载产生的累积转角代表桩的长期累积转角,实现简化设计。     

蒙阴“7.30”雷击事故分析

利用天气形势图、雷达资料和闪电定位系统资料,对2012年7月30日下午蒙阴县联城镇沙沟峪村发生的雷击事故的天气条件和成因进行分析,结果表明,造成此次雷击事故的强对流天气是由于地面倒槽和高空槽的激发而引起的;山区孤立建筑物遭受雷击后,雷电流下泄时产生的闪络和击穿,导致了雷击事故的发生。     

水中悬浮隧道锚索参数振动分析和控制

为了进一步研究水中悬浮隧道锚索的参数振动以及振动控制,考虑到流的影响,建立水中悬浮隧道锚索的非线性振动模型,并利用数值方法推导求解了锚索的非线性振动方程,同时采用一种被动质量阻尼器进行振动控制。研究结果表明:锚索的参数振动与锚索的初张力、参数激励幅值、频率比有关,并具有明显的非线性特征;流的作用会对锚索的参数振动幅值产生一定影响,但流的作用不会改变锚索的共振规律;对锚索参数振动提出的振动控制装置,计算结果表明具有良好的减振效果。     

应用于海洋物性监测仪的小型浮标水动力分析

为验证研制的国产气象水文传感器的性能,设计了直径3 m的圆盘式小型浮标,拟搭载所有传感器在2000 m以深海域开展应用试验。统计了试验海域的有义波高、波浪周期、最大风速和表层流速等环境参数,计算了浮标的质量、重心、吃水、受力投影面积和惯性矩等设计参数。以三维势流理论和波浪辐射-绕射理论为基础,使用AQWA软件在频域内对浮标进行水动力计算,仿真了浮标工作时所受的一阶波浪力、附加质量、附加阻尼和运动幅值响应因子,通过仿真结果对浮标设计方案进行优化,优化后的浮标计算结果随波浪频率变化平缓,幅值合理且无激增点,表明该浮标与工作海域内的波浪没有发生明显谐振,对环境载荷有足够的承受能力,方案可用于浮标研制。     

随机波浪中张力腿平台耦合运动及系泊系统特性研究

张力腿平台(TLP)是一种垂直系泊的半顺应半刚度式平台,预报平台的运动响应及锚泊系统的张力是张力腿平台结构设计的重要基础。应用挪威船级社SESAM软件在频域和时域内研究了张力腿平台在随机波浪中的非线性运动响应及系泊系统特性,并在试验室中通过缩尺比为1∶40的模型进行了试验验证。在试验验证的基础上,将仅考虑浪与考虑浪、流联合作用下的张力腿的张力平均值、幅值及标准差作了对比。结果表明,在较低海况时,考虑浪和流时的张力腿与不考虑流的情况变化不大;在较大海况时,流的影响不可忽略,考虑流的张力腿变化幅度要略大于不考虑流的情况。     

灾害海洋环境下TLP深水张紧式生产立管安全性评估

针对我国南海海域可能出现的超过百年一遇的灾害性海况,结合挪威船级社的DeepC以及ABAQUS软件,通过全系统耦合分析获得张紧式生产立管随TLP平台在灾害海况下的强迫运动,并考虑波浪、流等环境载荷的联合作用,研究TLP张紧式生产立管在灾害海况下的随机结构动力响应。根据广义极值理论对随机结果数据进行拟合后,基于相应规范进行强度分析,完成立管在灾害海洋环境下的安全性评估。