传统方法估计海浪频谱质量问题的讨论

一、问题的提出我国《海洋调查规范》(1975)的“海浪频谱的分析”节中,曾规定了传统频谱估计方法的一些参数,例如采样步长是0.5,0.75,1秒;自由度是50～60等等。由于当时海浪资料的限制,只比较了谱窗对谱质量的影响,规定自相关法采用Hamming窗是最佳,周期图法采用矩形窗。在这窗函数下进行谱估计时,步长的选取,自由度的确定,只分析少数几组资料,故这些参数确定是参阅了Wilson(1970)和Kinsman(1965)等文献。因此,这些     

一种八推进器水下机器人动力学分析

随着对水下机器人研究的逐步深入,其运动能力已由早期单纯的平动逐步强化为有多个自由度的空间运动,对其进行动力学研究是进行其它方面能力研究的基础。为研究多自由度水下机器人的运动,对某型八推进器水下机器人进行了动力学方程建模,得出了其在6个自由度上的运动方程,在此基础上,对其进行了运动仿真及性能分析,得到了该型水下机器人在6个自由度上的运动性能。通过仿真计算的结果,可以直观地了解其运动能力。     

考虑多种非线性因素的张力腿平台动力响应

建立了一种考虑多种非线性因素的张力腿平台(TLP)分析模型,其中包括六自由度有限位移,各自由度之间的耦合,瞬时湿表面,瞬时位置,自由表面效应及粘性力等因素引起的非线性。推导出TLP六自由度非线性运动方程。对某典型张力腿平台ISSC TLP进行了时域上的数值计算,求得该平台在规则波作用下的六自由度运动响应。用退化到线性范围的解与已有解进行了对比,吻合良好。数值结果表明,综合考虑非线性因素后响应明显改变,建议在设计TLP平台的时候,考虑非线性因素的影响。     

浅水不规则波浪中油轮运动研究

本文对一般油轮在浅水不规则波浪中六自由度运动进行了试验分析,并对其碰底情况做了研究。试验时对有流情况下不同波高、不同装载的条件进行了分析比较。模型的六自由度运动是用非接触式六自由度运动测量与分析方法求得。该方法应用位置测量仪（ＰＳＤ）对安置在模型上的红外线发光源（ＬＥＤ）进行测量,然后所编制的软件计算出模型的六个自由度运动情况。     

基于不完备模态信息的海洋平台损伤诊断研究

首先利用测量自由度正则化损伤指标向量得到损伤的大致区域;其次,在选定的区域内分别采用序列二次规划算法和最小二乘法来诊断损伤构件及其损伤程度,并对其结果进行了比较。数值模拟表明,仅需少量低阶模态和部分测量自由度,上述损伤诊断算法便可完成海洋平台的损伤诊断。     

动态海面上方船舶六自由度运动仿真

在Fudide-Krylov假设条件下,依据船舶分离建模理论在固定和运动坐标系中计算海面船只六自由度运动数学模型。主要包括:对风、浪、流的单独建模并进行矢量叠加,并在风浪流联合作用下对船舶六自由度运动构建简化的数学建模,完成实时仿真。基于Simulink和V-Realm Builder虚拟现实技术创建船舶运动模型、海洋表面环境及船只的几何模型,对船舶六自由度运动进行视景仿真,给出了有风无浪、有浪无风和风浪兼有三种情况下船只旋回路径和船舶运动轨迹。在VR视景浏览器中创建动态海面上船舶六自由度运动模型,不仅易于实现且结果逼真。得到的结果为进一步研究动态船只目标声散射特性的精确预报提供基础。     

海洋立管涡激振动的流固耦合模拟计算

通过求解粘性Navier-Stokes方程、湍流模型,以及涡激振动的结构动力响应方程,实现流固耦合,运用动网格技术,在雷诺数3 125～16 250的较大范围内对立管低质量比、小阻尼的情况进行了单自由度和两自由度涡激振动的模拟计算。得到了立管升阻力系数、位移比和频率等随约化速度变化的规律,捕捉到"锁定"、"失谐"和"相位开关"等现象,并与经典的实验及模拟结果做对比,效果很好。然后对两种自由度的结果进行对比,表明在低质量情况下流向阻力引起的运动对振动的影响不能忽略。     

浅海导管架平台结构损伤诊断试验研究

基于模型试验研究了浅海导管架平台的结构损伤诊断,采用标量型ARMA模型识别出结构的三阶模态参数,分别采用遗传算法和模态应变能法对试验模型不同模拟损伤工况进行了损伤诊断。基于遗传算法,提出了采用不同自由度一阶模态参数的损伤诊断方法。研究表明,由于海洋平台的前三阶模态分别为不同自由度的一阶模态,采用两阶或三阶模态识别损伤时,损伤杆件影响较小的自由度方向的模态参数对结构的损伤诊断将产生不利的影响,成为识别噪声。因此,可分别采用不同自由度的一阶模态进行结构损伤诊断。     

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。     

一种新型六自由度波浪能装置的水动力学分析

浮子的能量收集效率对于装置发电效率的提升具有重要作用。针对传统浮子式装置仅具有一个自由度的问题,提出了一种新型六自由度波浪能装置。基于线性波理论和MMG(Ship Manoeuvring Mathematical Model Group)方法,建立了新型装置的水动力学模型。分析了此装置的浮子在线性波浪作用下的位移和速度。结果表明:新型六自由度装置可以同时收集浮子六自由度方向的动能,具有较高的波浪能收集效率。另外,浮子在垂荡方向上的动能远大于横荡、纵荡方向上的动能。分析了波浪能收集效率随波浪遭遇角与弹簧系数之间的变化规律,文中工作为新型波浪能装置的优化设计提供了有益参考。     

二维透声窗遮挡损失计算方法研究

为了水下探测和声对抗,舰艇艏部舱室通常安装主动声呐设备,声呐发射声波经由透声窗向外传播,因此,开展透声窗声学特性的相关研究具有重大现实意义。为解决实际工程中透声窗透声性能计算较困难这一问题,一种用于快速预报透声窗的遮挡损失的解析–数值混合方法被提出。该方法用球谐波展开法和叠加原理求解阵列活塞声源声场,得到声激励下透声窗模型表面的声压和法向振速,进而利用COMSOL的Kirchhoff-Helmholtz模块通过再辐射的方法求解模型的遮挡损失。最后,建立了一个二维透声窗模型,分别采用解析–数值混合方法和纯有限元法计算了其全方位的遮挡损失,验证了该方法的准确性、有效性。     

海洋结构地震响应及参数的影响

本文采用自由度凝聚方法和响应谱方法分析海洋导管架式固定平台的动力特性及其地震响应,还初步考察了桩基刚度、平台荷重分布等参数变化的影响。此外,本文还对堆聚质量法和自由度凝聚法计算的结果进行了比较。     

分时窗合成地震记录方法在南黄海的应用

南黄海以往一般采用单时窗合成地震记录,即对测井曲线求得反射系数与理论子波进行褶积,但由于地层浅部和深部的频率不同,导致合成地震记录和实际地震剖面吻合得不好。提出了对地震资料采用分时窗提取子波合成地震记录的方法,从井旁地震道提取地震子波进行频谱分析,地层浅部和深部地震子波的主频和波形不同,并考虑时延特性,采用分析结果的地震子波进行分时窗合成地震记录。与以往用单时窗合成地震记录相比,分时窗合成地震记录提高了合成地震记录与地震波组的吻合度和分辨率。     

板片窗构造研究综述

在洋壳板片俯过程中,洋中脊到达海沟时通常与海沟有一定的夹角。若洋中脊在俯冲期间继续扩张就会形成板片窗构造。此外,非洋脊俯冲过程中板片撕裂或断离产生板片间隙,该间隙也称为板片窗。板片窗通常出现在活动大陆边缘,其一旦形成就会改变所在区域的局部地幔循环模式,导致在板片窗上覆板块中出现异常的地质效应,包括异常于普通俯冲带的岩浆活动、变质作用、地貌表现、流体活动以及特殊地球物理特征。板片窗特殊的地质效应控制着金、铜等特殊的金属矿产分布。综述了板片窗的形成机制、几何形态以及多种地质效应模式,以期为今后板片窗构造的研究提供借鉴。     

非接触式六自由度运动测量与分析方法

本文提供了一种非接触式六自由度运动测量与分析方法。首先应用位置测量仪（ＰＳＤ）对安置在模型上的红外线发光源（ＬＥＤ）进行测量,然后用所编制的软件计算出模型的六个自由度运动情况。该方法避免了接触式测量仪对模型作用一定的力而产生的误差,同时具有较高的位置解析度与频率响应能力,测量结果精度较高。该方法可同时测量空间三个点的运动坐标从而可用计算机求得模型在空间的六个自由度运动情况。测量与分析结果令人满意。     

基于现场实测数据的半潜式平台运动响应分析和极值预测研究

浮式平台承受风浪流等多种海洋环境载荷作用,呈现出复杂的运动学响应状态.通过对"南海挑战号"半潜式平台的实测六自由度响应数据进行分析,采用广义极值分布建立六自由度响应的概率密度和分布模型,并通过K-S(Kolmogorov-Smirnov)检验验证了分布模型的合理性,进而开展了对该平台多年一遇重现期的六自由度响应极值预测研究.通过与平台的初始设计指标进行对比,发现平台的横荡、纵荡等五个自由度表现良好,而垂荡的响应极值超出设计指标,在现场作业中应予以注意研究成果对平台的安全作业具有辅助指导意义,可将预测结果作为极端恶劣海况下,人员提前撤离的辅助决策支持.通过更新平台的监测数据进行极值分析和预测研究可评估平台的性能变化行为.     

FSRU码头系泊模型实验与数值模拟研究

FSRU在恶劣环境条件下的作业和安全停靠性能与系泊缆张力、靠垫挤压应力、船体6自由度运动等参数有关。针对FSRU码头处海洋环境条件,进行FSRU不同装载状况的模型实验,获得FSRU的6自由度运动及其系泊载荷的动力特性。基于三维辐射和绕射理论,使用Sesam软件进行频域计算,以此为基础在相应海洋环境条件下进行时域耦合分析,获得FSRU 6自由度运动、系泊载荷、靠垫应力等参数的响应时历。结果表明:30%装载、横浪条件下FSRU的运动响应最大,系泊缆张力未达到破断值,靠垫压力超过其压缩60%时的载荷;模型实验对FSRU运动响应和系泊缆张力的预测结果可信,靠垫受力情况需要数值仿真进行辅助研究。     

利用Chebyshev窗函数获得恒定束宽加权矩阵的数值算法

为了避免空间指向性由于频率变化引起的发射或接收信号失真,目标分类与识别用声纳常采用恒定束宽阵.恒定束宽加权矩阵的获得方法是设计此类声纳基阵的技术关键.根据空间加窗可以改变声纳波束形状的原理,提出了一种利用Cheby8hev窗获得形成恒定束宽波束所需频域加权矩阵的数值算法.文中从分析Chebyshev窗的三个参数之间的关系出发,获得了用于确定最优权系数的迭代公式,并提供了收敛步长的选取方法.计算机仿真验证了方法的有效性.     

坛子网方形网目逃逸窗选择性研究

为了评价和改善坛子网的作业性能,本文在网囊前端安装由方形网目网片(网目尺寸分别为35、40、45和50mm)和刚性框架(长80cm,宽60cm)所组成的方形网目逃逸窗装置来释放幼鱼,并利用套网法在海州湾海域开展海上试验。在分析渔获的基础上,运用相对重要性指数、logistic模型等分析方法,获得了坛子网渔获物种类组成、优势种和主要经济渔获物小黄鱼(Larimichthys polyactis)和鹰爪虾(Trachypenaeus curvirostris)的选择性曲线。研究显示,随着逃逸窗网目尺寸增大,小黄鱼、鹰爪虾的50%选择体长(L50)逐渐增大,且L50的值与逃逸窗网目尺寸呈线性关系;逃逸窗网目尺寸为35、40、45和50mm时,小黄鱼的L50分别为9.27、12.54、13.46和15.94cm,鹰爪虾的L50分别为5.31、6.35、7.73和8.66cm。根据试验结果,结合小黄鱼的最小可捕体长及鹰爪虾第一次性成熟体长,推算小黄鱼和鹰爪虾坛子网方形网目逃逸窗网目尺寸分别为47.7和36.3mm。研究结果可为我国海州湾海区渔具管理以及渔业资源的可持续发展与管理提供技术依据。     

正演技术在地震解释中的应用

地震解释中,标定、地震解释属性提取时时窗的选取、断裂解释都存在一些主观的不确定性。针对这些问题,模拟实际地震资料的视主频和频宽,采用雷克正子波,进行了正演研究。研究表明：剖面上厚层泥岩／厚层砂岩组合方式、砂层的顶界正对着波峰,这时要获得更多砂岩的信息,提取属性选择时窗应该在波峰下取时窗;大套泥岩中的5m砂和10na砂提取属性选择时窗应该在波峰以下取时窗;大套泥中的15m砂岩、20m砂岩和25m砂岩应以波峰对称来开时窗;剖面上厚层砂岩／厚层泥岩组合方式,泥层的顶界将会正对波谷,此可作为标定时的第二标志层;大断面下往往会出现近断面相位上提、远断面下拉,从而造成断裂假象;煤层（低速）横向相变或突变,将会在相变处或突变处造成断裂解释误区。这些认识应用效果良好。