平扭耦联隔震体系的简化模型及有关参数变化的计算分析

本文根据隔震结构的动力学特点，提出了空间平扭耦联隔震结构简化计算模型，该模型仅有四个自由度，做定性分析和近似计算十分方便，力学概念明确可靠，文中并对这种体系的动力特性和反应，采用反应谱方法进行分析计算。还对平扭耦联隔震结构的重要特征参数对结构的动力特性和动力反应的影响，进行了较为全面的分析研究。     

海洋平台抛锚方式模糊优化设计方法

海上钻井平台由于工作地点经常发生变化,工作环境条件随之改变,锚泊抛锚方式就要相应更改。本文针对深海半潜平台及其悬链线式系泊定位系统,运用平台与锚链耦合运动时域分析方法,对其水动力性能进行探索,并提出一种运用模糊算法计算平台抛锚方式优化设计方法,此方法可使钻井平台在风暴自存工况和钻井工作工况下更快更好地找到最佳抛锚方式。以一典型的半潜式钻井平台为例进行数值模拟,结果表明本文提出的方法是可行的,能够很方便地找到比较好的抛锚方式来满足相关要求。这种锚泊优化设计方法可为平台及其系泊系统设计提供参考。     

浮式平台横荡运动对水下柔性立管涡激振动的影响

由于深水浮式平台的运动幅度较固定式平台增大,其运动与下部立管的动力耦合变得更加明显。研究了上部平台运动对水下立管涡激振动的影响,基于有限元数值模拟,建立了与结构运动耦合的立管尾迹流场的涡激升力、流体阻力模型,进行了"平台运动-立管涡激振动"整体系统的动响应数值模拟,分析了平台横荡运动的幅值、频率等因素对水下立管涡激振动的影响。结果表明,上部平台的振动会在沿着立管展向传播的过程中被放大(称为响应放大);与不考虑平台运动相比,立管的动响应位移增大了多倍,而且振幅放大倍数随着模态阶数的降低而增大;平台横荡振幅越大,立管振动幅值也越大,但是振幅放大倍数的变化不明显。     

水下多路液压快速接头的夹头结构分析与优化

深海油气田水下生产系统装备之间的精准连接是国际公认的技术难题,对接一般通过深海连接器完成。弹性夹头是水下连接器的重要组成部分,其性能关系到海洋油气生产系统的安全性和可靠性。弹性夹头的主要作用是在水下机器人的辅助下连接和锁紧连接器的固定端和移动端。采用ABAQUS软件的显式动力学分析模块计算夹头夹紧心轴这一过程中的应力、反作用力状态。三维模型仿真结果表明,锁紧过程中弹性夹头的最大应力不超过430 MPa,小于所选取的材料屈服强度480 MPa。采用正交试验和方差分析的方法研究夹头的长度、夹头与心轴的间隙等几个关键尺寸从而分析影响夹头应力和连接所需推力的最显著因素。对夹头的结构进行优化设计,同时也为夹头心轴结构的设计提供了理论依据。最后,通过试验研究对样机进行测试,测试结果表明,夹紧动作所需的最大推力在700 N以下。     

非结构化网格下大范围波生流模拟和应用

波浪破碎引起的沿岸流是近岸海域的关键水动力因素。利用基于缓坡方程得到的光程函数方程和波作用守恒方程建立了考虑绕射效应的大范围波浪传播模型,模型可以考虑流场的影响;将波浪模型计算得到的辐射应力、波浪紊动系数等参数添加到三维水动力模型中,得到大范围近岸波生流的计算模型。模型中流场和波浪可以共用计算网格,且可同步耦合计算;模型基于非结构化网格,可以拟合复杂岸线的变化。模型对波生沿岸流、环流和逆流进行了验证,同时对实际海域的波生流进行了计算,结果表明:该模型对近岸波浪破碎引起的波生流具有很好的精度和适用性,可用于实际工程的计算。     

Application of an ecosystem model for the environmental assessment of the reclamation and mitigation plans for seagrass beds in Atsumi Bay

An ecosystem model was used to evaluate the effects of reclaiming seagrass beds and creating artificial shallows with seagrass beds to mitigate the effects of the reclamation. The applied model can simulate the pelagic and benthic ecosystems including seagrass beds and tidal flats. The objectives of this study were (a) to investigate the likelihood of cultivating and maintaining seagrass beds in artificial shallows (Part 1), and (b) to understand the effects of the reclamation of seagrass beds and the creation of artificial shallows on the water quality in the estuary (Part 2). In Part 1, first, the nutrient turnover rates due to both biochemical and physical processes in the natural seagrass beds where reclamation is proposed were analyzed. Biological processes rather than physical processes were the most significant driving forces of nutrient cycles in seagrass beds. Second, the effects of filter feeding benthic fauna (suspension feeders) in the seagrass beds were analyzed. The scenario with suspension feeders resulted in higher transparency of the water column (8.7% decrease in the light attenuation coefficient) and an increase in nutrient supply (24.9% increase in NH₄-N in the water column) contributing to the high specific growth rate of seagrass. Third, the specific growth rate of seagrass on the proposed artificial shallows was measured. The value on the artificial shallows set at a depth of datum line minus 0.8 m (D.L. − 0.8 m) was approximately the same as that of the natural seagrass beds. In Part 2, first, water quality in the estuary was compared among the scenarios with/without natural seagrass beds and artificial shallows. Then, the defined values of the water purification capability of (a) artificial shallows with/without seagrass beds, and (b) natural seagrass beds per unit area were evaluated. The reclamation of the natural seagrass beds resulted in a decrease of the removal of phytoplankton and detritus from the pelagic system (i.e. resulted in a loss in the purification rate). In contrast, the creation of artificial shallows resulted in an increase of the removal of phytoplankton and detritus from the pelagic system (i.e. resulted in a gain in the purification rate). Based on an annual average, approximately twice as much phytoplankton was removed from the artificial shallows at the depth D.L. − 0.8 m, than at the depth, D.L. − 1.5 m, and the artificial shallows with seagrass beds removed pelagic DIN and DIP at a rate 120% higher than that without seagrass beds.     

光学微盘腔与三能级量子点系统中的模耦合研究

用一种全量子理论方法研究了波导、光学微盘腔与三能级量子点耦合系统的动力学过程,求出其耦合后的透射模和反射模的解析解. 由于微腔表面粗糙引起反向散射,在微腔内形成两简并回音壁耦合共振模,其耦合率为β;量子点的两激发态分别以耦合率g₁,g₂与回音壁耦合共振模产生耦合. 在实数空间里,得出透射光谱和反射光谱的数值解,这些三能级模型结果比二能级模型结果更接近真实光学微盘腔系统,能更好地显示耦合系统的动力学特性.     

二维链间扩展的极化子动力学研究

基于扩展的SSH模型,研究了有序耦合聚合物链系统中的极化子动力学,包括极化子的形成过程及其在外场下的输运.发现,当聚合物链间的耦合较强时,注入到系统中的电子会诱发二维链间扩展的极化子态,分布在多条聚合物链上.另外,动力学模拟表明,与一维链内定域极化子相比,在相同的电场强度下二维极化子具有更大的运动速度,这与实验结果一致.     

虾池生态系能流结构分析

阐述虾池生态系的能流结构,将虾池生态系分为两个亚系统：浮游亚系统与底栖亚系统,在浮游亚系统中有３个功能群,底栖亚系统中有５个功能群。系统的能量来源为人工投饵和太阳光。研究分析两个亚系统中各个生物状态变量的公式表达及其在系统中的功能,阐明了能量在系统中的流动方向和公式表达。浮游亚系统与底栖亚系统通过ＰＯＣ的沉降过程以及营养盐在沉积物中的生物地化循环再生后,经由水／底界面进入水体而耦合。     

新一代区域海-气-浪耦合台风预报系统

依托国家重点基础研究（973）计划项目"上层海洋对台风的响应和调制机理研究",中国气象局上海台风研究所联合国家海洋局的相关单位,通过实施近海台风的外场观测科学试验、加强台风边界层（特别是海气相互作用）物理过程诊断分析及参数化方案等的研究,建立并改进了台风强度预报的海-气-浪耦合预报模式系统,并在此基础上发展了台风强度的集合预报技术,在历史典型台风个例和2016-2017年台汛期的业务化测试中表现出良好的预报性能。