海底管道在铺设过程中的二维静态分析

管道在铺设过程中的二维静态问题是一个大挠度非线性、两点边值问题。本文提出了该问题的力学方程及边界条件,用逐步积分法求得了结果。     

海洋管道单点提放的若干数学模型研究

海管铺设或者提升、下放时可能因应力过大而破坏,因此需建立数学分析模型进行施工方案设计。海管铺设和单点缓慢提升和下放过程可用两种控制微分方程求解,一种是二阶微分方程形式,另一种是三阶微分方程组形式,两者的适用范围目前尚不明确。两种微分方程与不同边界条件组合,并结合一个新的确定悬空管道长度的公式,形成三个分析模型。对这三个模型的数值求解表明:三阶微分方程组形式的控制方程能更准确的描述海管单点提放的整个过程,且与海洋管道有限元分析软件OrcaFlex的计算结果完全一致。     

一类非线性系统次优控制的灵敏度法

本文研究一类非线性定常系统的次优控制问题。通过在系统中引入 1个灵敏度参数并将系统变量关于灵敏度参数展开 Maclaurin级数 ,使求解最优控制的非线性两点边值问题化为一族线性两点边值问题。利用截取最优控制级数的有限项求得系统的次优控制律。仿真实例表明 ,该方法对非线性系统次优控制律的设计是有效的     

天然气水合物新开采方法研究进展

以第六届水合物大会（ICGH-6）资料为基础,重点介绍了“气体提升法”开采甲烷水合物的实验研究,从体系上升管道中两相流体关系、水合物分解速度、提升管道入口参数3方面对该方法经济性、可行性进行了分析。综述了CO2置换法的研究进展,介绍了将核磁共振成像技术引入该方法中所取得的成果。     

关于极限边值问题的注记

研究在一定条件下,两类不同极限边值问题的关系。证明了两类极限边值问题存在解的定理是等价的。进而证明了极限边值问题的解是连续依赖于边界值的。     

具有小时滞的线性系统次优控制的无滞后转换法

该文研究线性时滞定常系统的次优控制问题。根据无滞后转换法的思想 ,先引入状态向量的增量 ,将其视为附加扰动输入 ,再利用微分方程的逐次逼近法 ,将既含有时滞项又含有超前项的两点边值问题化为既不含时滞项又不含超前项的两点边值问题族。然后 ,把第 N次逼近得到的控制律近似为系统的最优控制律 ,得到次优控制律。并用实例仿真验证了该算法的有效性。该方法可使小时滞系统的迭代次数大大减少 ,因此尤其适合于小时滞系统的次优控制。     

海底管道悬空防护与治理措施浅谈

为了治理一直困扰茂名30万t单点码头的海底管道悬空问题,首先分析了海底管道埋藏状态的识别方法,对国内外海底管线各种悬空治理措施的优缺点和适宜海域进行汇总。在对茂名30万t单点码头海底管道开展了多次路由调查的基础上,针对悬空路段,分别采用人工海草、沉排、碎石回填等不同的防护措施。结果表明,人工海草确实具有明显的降低流速和促进泥沙淤积的功能,但潜水员水下作业工作量较大,不宜在水深大于40 m的海域进行,应避开拖网捕捞海域。水泥沉排在水下较稳定,可有效保护海底管线免受外来损害,但是回淤促淤缓慢。当海床承载力足够时,采用碎石回填办法进行海管维护比较有效,冲刷坑填埋充实,可广泛用于修正悬空。     

深海扬矿系统中颗粒过泵回流试验研究

两相流过泵回流试验是模拟水力提升系统紧急停泵情况下垂直管道中颗粒运动状态,紧急停泵时,可能会出现堵管、难于输送等现象。为提高管道水力输送安全性,采用三种不同的模拟结核颗粒(粒径分别为d≤10 mm,d≤20 mm,d≤50 mm),两种不同浓度(CV=5%,CV=8%),在两级泵额定流量Q=420 m3/h条件下进行了过泵回流试验,分析了试验结果,从多个方面总结了堵管原因。认为实际工程中应该严格控制颗粒上限粒径,采用合适的颗粒级配,并对管道定期进行清洗,尽量减少管道的大角度转弯和断面突变。     

深海采矿系统水平软管水力输送阻力损失规律研究

目前公认的深海采矿系统是利用管道水力将深海底矿石提升到海面采矿船上。由于受海底破碎条件和废水排放环境要求,输送的深海矿石粒径较粗。粗颗粒具有极易沉积的特点,输送参数也较难确定。通过自行设计的管道水力输送模拟系统,研究了不同浓度、粒径、速度条件下粗颗粒在水平管道中的运动状态及阻力损失的变化规律。研究结果表明:(1)随固液两相流流速的增大,水力坡度呈现规律性变化,且阻力损失的变化规律与粗颗粒运动状态存在一定的关系;(2)通过引入管道附加损失与福氏数,建立了颗粒运动状态与阻力损失之间的定量关系,提出了粗颗粒在水平管道水力输送条件下流态分区的判定标准;(3)分析了管道附加损失的影响因素,提出了管道附加损失的计算公式。研究结果为粗颗粒管道水力输送系统参数设计提供依据。     

GPS测波技术分析与初步实验研究

测波浮标是一种方便可行的波浪测量方法,首先分析了单点GPS接收机测波浮标的测量原理,然后做了单点GPS接收机测速实验和单点GPS接收机模拟测波实验,并对这两个实验的数据进行了分析处理,最后提出了单点GPS接收机测波浮标的初步设计方案,为进一步推动这项测波技术的国产化打下了基础。     

点源二维各向异性地电断面的直流电场有限元解法

本文给出点源二维各向导性地电断面的直流电场有限元解法。首先,用付氏变换将点源二维各向异性地电断面的三维边值问题转变成二维边值问题;然后导出与二维边值问题相应的变分方程;最后用有限元法解变分方程并用付氏反变换,就获得三维空间中的电位 本文用此方法给出二个算例,并与解析解进行对比。     

Design and Strength Analysis of A Spherical Connector for Lifting Subsystem in Deep Sea Mining System

1 .IntroductionThe lifting systemis composed of pipes andtheir connectors .It is not onlythe lifting channel formanganese nodule betweenthe miningship andintermediate bin,but alsothe supporting massfor deepsea miningequipment and cables .Sothe reliability…     

集成于海上风电钢管桩基础上的升降式网箱结构波浪场特性研究

对安装在海上风电钢管桩基础上的升降式网箱结构的波浪场特性进行研究,掌握升降式网箱结构内部及结构后方水体的运动特征及速度场变化情况。基于OpenFOAM软件包开发了波、流与孔隙介质结构相互作用的数值计算模型,将网箱结构按等效阻力简化为多孔介质结构,开展升降式网箱结构的波浪场特性研究。研究结果表明：网箱结构对流体具有一定的阻流作用,网箱结构内部速度场得到一定程度的减小,网箱结构背浪侧也有一定的速度衰减区域;对比网箱结构顶部不同潜深条件下的网箱结构内部流场特征,网箱结构顶部潜深在1/4D~1/2D（D为水深）范围内网箱结构内部流场速度最小、流场最为稳定、速度分布均匀,网箱结构向浪侧前方和背浪侧后方流场波动较小。所得结论表明在钢管桩基础上安装升降式网箱结构时需要关注的网箱结构对流场特性的影响,充分考虑网箱结构阻力对流速的作用,掌握极端工况下升降式网箱结构保持优良养殖环境需要下潜的高度范围,以保障升降式网箱的安全。     

Computation of wave-making resistance of a catamaran in deep water using a potential-based panel method

This paper presents a potential-based boundary element method for solving a nonlinear free-surface flow problem for a Wigley catamaran moving with a uniform speed in deep water. Since the interior flow of each monohull of the catamaran is different from the exterior flow, both monohulls must be considered as lifting bodies. The pressure Kutta condition is imposed at the trailing-edge of the lifting body by determining the dipole distribution, which generates required circulation on the lifting part. The effects of wave interference and hull separation on the hydrodynamic characteristics of the catamaran hull are analyzed and the validity of the computer scheme is examined by comparing the wave resistance with the numerical results of others. The present method could be a useful design tool for screening the suitable combinations of hull parameters and hull spacing at the preliminary design stage of catamaran hull.     

单元升降式网箱强度校核

随着近海渔业的枯竭,海洋养殖业逐渐向深远海发展,但深远海养殖易受极端天气影响,本文基于海洋采油平台设计了一种八边形单元升降式网箱,为降低极端天气对养殖效益的影响提供了可能。针对单元升降式网箱结构安全性问题,本文基于ANSYS/Mechanical建立了单个单元网箱和四单元网箱在水面和水下两种状态的分析模型,通过相位角搜索程序确定不同状态下的工况,最终计算出两组网箱在两种状态下的应力和变形情况,完成对网箱强度的校核。仿真计算结果表明：单元升降式网箱可以通过下降到水面以下的方式有效应对极端天气;支撑桩腿与套筒之间的连接处是单元升降式网箱的结构薄弱处。单元升降式网箱为模块化、高效益化、灵活化深海养殖提供了一种解决方案。     

An integral eigenvalue approach to three-dimensional field problems--A low-frequency variation of SEM

The three-dimensional (3-D) eddy-current transient field problem is formulated first using theu-vmethod. This method breaks the vector Helmholtz equation into two scalar Helmholtz equations. Null-field integral equations and the appropriate boundary conditions germane to the problem are used to set up an identification matrix which is independent of null-field point locations. Embedded in the identification matrix are the unknown eigenvalues of the problem representing its impulse response in time. These eigenvalues are found by equating the determinant of the identification matrix to zero. The eigenvalues, which can be equated with temporal response, are found to be intimately linked to the initial forcing function which triggers the transient in question. When this initial forcing function is Fourier decomposed into its respective spatial harmonics, it is possible to associate with each Fourier component a unique eigenvalue by this technique. The true transient solution comes through a convolution of the impulse response so obtained with the particular imposed external field governing the problem at hand. The technique is applied to the FELIX medium cylinder (a conducting cylinder placed in a collapsing external field) and compared to data. A pseudoanalytic confirmation of the eigenvalues so obtained is formulated to validate the procedure. The technique proposed is applied in the low-frequency regime where the near-field effects must be considered. Application of the technique to a high frequency follows directly if the Coulomb gauge is adopted to represent the vector potential.     

大型导管架吊点分步离散优化设计

导管架吊点的设计是关系导管架起吊安全的重要环节.针对大型导管架吊点结构特点,利用有限元法和优化技术,提出了分步离散优化设计方法.在建立吊点有限元模型和给定边界条件的基础上,按线性静力分析,将吊点设计分为选型和板厚优化两个步骤.在吊点选型过程中,以最少板数为优化目标;在吊点板厚优化过程中,以综合最小板厚为优化目标.该方法不仅是大型导管架吊点优化设计的通用有效方法,而且同样适用于其它类似的工程问题.     

离散时滞双线性系统的近似最优控制

研究具有二次型性能指标的离散时滞双线性系统最优控制问题。对既带有时间超前项又带有时间滞后项的非线性两点边值(TPBV)问题,通过逐次逼近算法(SAA)构造不含超前滞后项的线性非齐次TPBV问题迭代序列。最优控制律由精确的线性反馈项和非线性时滞补偿序列的极限项组成。取补偿项序列的有限次迭代值,获得次优控制律。通过仿真,验证算法的有效性。     

滩海油田海底注水管道施工技术探讨

在滩海油田首次进行海底注水管道的铺设、受其结构等因素的影响,其施工工艺及技术性远比海底输出管道更复杂,难度更大。本文介绍了滩海油田海底注水管道的施工工艺,并对接口内防腐技术,底拖法海管拖运技术、海上接口技术及立管吊装技术做了详细的阐述。