随机激励下非线性海洋结构物响应分析方法研究进展

对在随机载荷作用下非线性海洋结构物的运动响应分析的各种方法进行了综述,对有些方法的基本原理做了阐述,并指出一些最新的研究进展和今后进一步研究的方向。     

海洋结构物检测、维护和修理计算机支持系统

介绍了“海洋结构物检测,维护和修理计算机支持系统”的设计原理和系统特点,在数据管理与图形处理的基础上,实现了本文与图形的交互查询。系统结构设计合理,功能齐全,界面友好,操作简便,运行稳定,为提高ＩＭＲ业务水平和ＩＭＲ数据管理水平提供了可靠的管理手段。     

深海浮式结构物锚泊阻尼参数研究

阐述了锚泊阻尼定义以及当前各种研究方法,选取一组用于实际工程中的锚泊线参数.通过改变预张力、振幅、振荡频率、轴向刚度、法向拖曳力系数和表面流速等参数,研究各参数对锚泊水平阻尼及垂向阻尼的影响.为使研究一般化,文中锚泊阻尼以及预张力等参数采取无量纲形式.     

海洋结构物冰振反应数值分析的解析递推格式

本文较为系统地给出了线性多自由度海洋结构物系统不等时间步长冰振反应数值分析单步法和两步法，共六种求解状态的解析递推格式，并且讨论了该算法的某些数值分析特性。本文算法计算精度高，可以求解非正交阻尼问题，是无条件稳定的算法，且满足收敛性要求。文末给出了一个海洋平台冰振反应分析的算例。     

浅论海洋科学的发展动态

海洋科学是一门实验科学。现代海洋科技工作者在研究海洋、认识海洋的过程中需要进行两方面的工作,这与传统实验室科学有着本质的区别:第一步工作是寻找、鉴别和研究发生在复杂环境系统内的主要过程或现象;第二步是在实验室条件下模拟海洋环境中确实发生的现象或过程,验证第一步主要过程的真实性。     

珍珠贝在南海北部海洋结构物上的分布

:1 98 6— 1 995年在南海北部水域对 1 6个海洋结构物 (其中 1 2个生物调查浮标 ,2个Marex水文资料浮标和 2个固定石油生产平台 )上珍珠贝科 (Pteriidae)的水平和垂直分布进行了调查 ,共发现有珍珠贝科 2属 1 0种。文中讨论了它们的分布与该水域的海流特征、结构物离岸距离及珍珠贝幼虫发育的关系 ,并认为 ,企鹅珍珠贝Pteria(Magnavicula)penguin、短翼珍珠贝P .(Austropteria)brevialata和珠母贝Pinctadamargartifera、鹌鹑珍珠贝Pteria (A .)coturnix将分别为B2站、YM1站和Z1站海区未来海洋结构物污损生物的优势种。     

基于风险的海洋结构物无损检测功能的分级

提出了基于风险的海洋结构物无损检测功能分级方法,采用检测概率、错误识别概率和裂纹出现概率度量检测功能,并修正了错误识别概率的取值范围。根据风险值对无损检测功能进行了分级,研究了风险值随检测概率、错误识别概率和裂纹出现概率的变化规律,分析了风险值对检测费用、维修费用及失效费用的敏感性。在此基础上,将基于风险的海洋结构物无损检测功能分级方法应用于优化检测策略,用算例证明了文中所提方法的有效性。     

海洋风场动态可视化研究

针对海洋环境数据多维、多格式及动态性的特点,在深入研究OSG三维可视化仿真平台的基础上,采用颜色映射与点图标映射,结合几何着色器与osg Earth三维虚拟地球场景,提出一套海洋风场可视化的方法.实验结果表明,本方法很好的实现了海洋风场动态可视化,为海洋环境的动态可视化提供了一个强有力的研究平台.     

船舶随浪运动稳性仿真计算

本文利用Ｌｉａｐｕｎｏｖ理论，研究了船舶在规则波浪运动的稳性；利用摄动理论，求解出船舶运动响应；并讨论了船舶横摇与垂荡运动频率、最大横摇角和波浪要素对稳性曲线ＧＺ的影响，以及流体动压力对稳性曲线的修正，从而给计算船舶在随浪中的稳性提供了一种方法。     

基于海洋潮汐动力模型的水位改正方法研究

本文研究并提出了一种基于海洋潮汐动力模型的水位改正方法。该方法通过对数值模拟的天文潮位进行改正,结合残差改正获得特定站的潮位数据。结合实际资料,将基于海洋潮汐动力模型的水位改正方法与传统的水位改正方法(时差法和最小二乘潮位拟合法)进行了比较,新方法改正的精度明显高于传统方法,显示其在地形变化较为复杂海域进行水位改正的可行性与独特优势。该方法可以在海洋测绘中减少短期验潮站的布设,用于潮位序列缺失的修补。     

A finite element method for dynamic analysis of long slender marine structures under combined parametric and forcing excitations

This paper presents a numerical analysis of lateral responses of a long slender marine structure under combined parametric and forcing excitations. In the development of the 3-D numerical program, a finite element method is implemented in the time domain using the Newmark constant acceleration method. Some example studies are performed for various water depths, environmental conditions and vessel motions. The relative amplitudes of combined excitations to a conventional forcing excitation are examined. The response amplitude of a combined excitation is much greater than that of a forcing excitation in the even number of instability regions of the Mathieu stability chart. The results demonstrate that a combined excitation needs to be considered for the accurate dynamic analysis of long slender marine structures subjected to a surface vessel motion.     

欧拉模型模拟波浪的抑制数值耗散效应的一种简单方法

数值波浪水槽是研究波浪及波浪与结构相互作用的常用工具,可在真实尺度下产生波浪,并提供流场的详细数据。然而,大部分数值波浪水槽都存在数值耗散和数值色散问题,数值耗散使波能缓慢消散,数值弥散在波传播过程中使波频移。本文在有限差分法（FDM）求解欧拉方程的基础上,提出了一种抑制数值耗散效应的简单方法,考虑阻尼项的影响,对波的传播解进行了解析求解。该方法的主要思想是在动量方程中附加一个源项,其强度由数值阻尼效应的强度决定。本文通过对规则线性波、Stokes波和不规则波的数值模拟,验证了该方法的有效性。结果表明,本文方法可有效减小数值波浪水槽中存在的数值耗散现象。     

柔性管Reel-lay铺管安装稳定性分析

钢管的S-lay、J-lay铺管方法的应用研究已经非常深入,而柔性管的Reel-lay铺管法的应用研究则相对较少。由于管道本身的材料非线性、管土接触存在非线性以及环境的不确定性等问题过于复杂,因此通过类比J-lay铺管法,采用整管的力学性能、弹性海底模型及均匀流等方式对Reel-lay铺管的水下段稳定性问题进行了简化;根据悬链线理论和小变形梁理论,给出了柔性管Reel-lay铺管法的数值计算方法,并与有限元模拟的结果进行了对比分析。结果表明:随着铺设角度增大,管道受到的弯矩也随之增大,但管道顶部的拉力却随之减小;随着铺设水深的增加,管道悬浮段质量增加,管道顶部拉力明显增加,但弯矩明显减小;浮重对管道铺设很重要,应根据实际情况,选择合适的配重以满足管道稳定和铺设的要求。     

张力腿式浮式风机耦合动力响应理论模型与数值实现

针对张力腿结构动力响应特点,提出一套张力腿式浮式风机动力耦合理论模型,编制计算程序,并通过与实验结果的对比,验证理论模型以及程序的适用性。张力腿式系泊系统稳定性好,但张力载荷随平台位移的变化显著;张力腿结构的动态响应与支撑平台和风机系统动态响应存在显著的耦合作用。针对张力腿浮式风机动力耦合特性,采用谱方法对张力腿结构建立耦合动力模型;考虑细长体在波浪中受到的粘性力,通过哈密顿原理推导出张力腿运动控制方程,利用自主开发的计算程序DARwind和数值计算方法求解系统动态响应。最后,将数值计算结果同UMAINE的试验数据进行对比分析,以验证程序的合理性。     

海洋溢油溯源数值模拟方法的研究进展

海洋溢油溯源数值模拟可以为海上溢油事故的应急处置提供技术支撑,同时对确定溢油事故的泄漏源和责任方也具有重要的指导意义。本文概述了海洋溢油溯源数值模拟方法的最新研究成果,总结分析了包括对流扩散过程的逆运算、受体模式、粒子追踪模式和垂向溯源方法等在内的四类数值模拟方法的基础理论和研究进展。同时,归纳了三种常用的溢油溯源数值模拟结果分析方法,并给出了每种方法的优缺点及其对应的适用条件。在分析海洋溢油溯源数值模拟方法应用现状的基础上,初步探讨面临的挑战。这对全面理解溢油溯源数值模拟方法的理论和应用提供了重要参考,并可为相关工作和后续数值模拟方法的改进奠定基础。     

宽肩台防波堤稳定性数值模拟方法研究

宽肩台堆石堤是海岸工程中的一种海堤形式,其以结构简单、施工快捷、布局灵活和造价经济的特点在工程中得到了广泛应用。宽肩台防波堤以堆积块石为主体,在海区波浪作用下达到稳定的堆积结构。进行宽肩台式防波堤稳定性的研究 是设计宽肩台防波堤的重要基础。介绍了波浪水槽的光滑粒子动力学 （SPH） 理论和建立方法,验证了造波结果。提出了一种块石单元法 （GEM） 模式,以块石单元为独立刚体来模拟宽肩台防波堤上的块石在波浪作用下的受力状态和运动过程。建立了一种垂向二维光滑粒子动力学方法 SPH 与 GEM 耦合的波浪和块石模型,采用 SPH 与 GEM 相结合,对防波堤堆石孔隙外部的波浪运动和内部的孔隙环流进行模拟计算,并根据 Forchheimer 公式确定孔隙内部的压力。用 SPH 方法模拟堆石堤外部流场的波浪破碎压力,用孔隙环流模拟堆石堤内部的孔隙压力。使用耦合模式模拟了宽肩台防波堤孔隙流场,验证了孔隙压力分布。模拟了波浪作用于块石和块石对波浪动力响应过程,给出了静态平衡到动态平衡的流固场变化,模拟结果与物理模型试验结果基本一致。耦合模型的建立为宽肩台堆石堤的稳定性研究提供了理论依据,同时也为同类型工程研究提供了新思路。     

深海滑坡灾害的物质点法模拟

深海滑坡可以沿着斜坡搬运大量沉积物,是危害巨大的海洋地质灾害之一。评估深海滑坡的流滑机制并量化分析其对海底结构物的冲击对海洋资源的开发利用至关重要。采用物质点法对滑坡的滑动特性进行了总应力分析。设计了三组不同的土体、海床参数,展现了三种不同的滑动形态:延展、块体和扩张。随后复现了流滑体对部分暴露管线的冲击过程,并对冲击力的稳定值进行了分析,分析中考虑了流滑体的惯性、抗剪强度和静压力的影响。研究表明,物质点法能够用于模拟深海滑坡的流滑过程及其对海底结构物的冲击,可以为海洋工程中的实际设计工作提供服务。     

利用浅水地形及其SAR影像确定海面风向的一种方法

利用浅水地形的SAR影像以及基于浅水地形SAR仿真模型计算得到的仿真SAR影像,基于仿真SAR影像与真实SAR影像之间的相关性提出了一种确定海面风向的方法——最大相关系数法.以南沙双子礁海域为例,利用最大相关系数法确定出了一幅RADARSAT SAR影像成像时刻的海面风向,通过对结果的比较分析可以看出对于包含浅水地形的SAR影像应用该方法探测海面风向是可行的.