拖曳水池轴线定位测量研究

结合某船舶研究所的拖曳水池轴线定位测量方面的关键技术问题进行了研究,解决了280m长的拖曳水池轨道轴线平行度公差不超过2mm、高程公差不超过1mm的技术问题,为轨道的安装和使用提供了测绘保障。     

浅水区的瞬变电磁法：一维数值模拟结果分析

在浅水环境中,利用频率域海洋可控源电磁法探测油气藏薄层面临着挑战,这是因为空气波支配着电磁响应而它只含有少量海底电阻率结构的信息.本文研究了空气波对时间域可控源电磁(CSEM)响应的影 响. 空气波到达时间取决于海水深度.在浅水区空气波到达早,而在深海水区空气波到达晚,空气波与来自深部电阻体的电磁波出现在不同时间段.虽然在中等深度的海水区空气波和来自深部电阻体的电磁信号几乎同时到达,但与不含有油气藏的背景模型相比,仍可以看到明显的异常.浅水区勘探的好处在于可以使用表面拖曳系统.     

拖曳系统拖曳动态过程仿真分析

对于海洋缆索系统,论文针对传统有限段法的不足,提出改进的缆索有限段法,缆索离散为若干弹性缆段组成的多柔体系统,根据缆索的特点选择适当的参考系和广义速率,引入有限元法中的形函数描述段内各点位移,根据Kane方程推导改进缆索有限段模型的运动方程。基于改进的缆索有限段法,提出了模拟拖曳缆索释放一回收过程的变拓扑结构模型,即用可变长度缆段长度的变化和缆段数量的改变建模缆索的释放和回收过程。文中对一海洋拖曳系统进行了动力学仿真,与海洋试验结果比较验证了模型的正确性。     

WAVEWATCH Ⅲ第三代海浪数值模式在中国东海的应用和改进

利用东海的浮标观测数据,比较了WAVEWATCHⅢ第三代海浪数值模式的ST2、ST4和ST6三种源函数方案在东海的适用性。结果表明,三种源函数方案在波高小于3 m中低风速情形下,模拟波高与观测波高符合的很好,而在波高大于3 m的高风速情形下,模拟波高偏大。在此基础上,提出了以波龄和波陡为参数的海面粗糙度参数化公式,以此来计算拖曳系数。该方案可以自动满足拖曳系数在临界风速达到饱和的观测事实,将上述拖曳系数计算方案应用于最新的ST6源函数方案,在保持中低风速时的模拟精度的同时,可有效地改善高风速时模拟波高偏大问题,而且可使模拟周期与浮标观测结果更为一致。     

起伏海底地形时间域海洋电磁三维自适应正演模拟

本文基于自适应非结构有限元算法实现海洋电磁起伏海底地形三维正演模拟.通过采用隐式后推欧拉时间离散技术,保证在较大的时间步长条件下获得正确结果.为获得多时间道海洋电磁正演模拟的有效网格,我们采用基于法向电流连续的后验误差估计的自适应方法和网格融合技术;同时为了控制网格数量和保证正演模拟稳定性,我们还在网格融合过程中应用了随机网格挑选技术.对于方程组求解我们使用MUMPUS直接求解器.当时间步长不变时,只需对系数矩阵进行一次分解,大大提高计算速度.将本文计算结果与半空间模型解析解进行对比,验证了本文算法精度.针对海洋电磁半拖曳式和双船拖曳式工作方式,我们通过典型模型的模拟计算,研究海底地形影响及海底高阻层识别特征.     

基于不规则钙质砂颗粒发展的拖曳力系数模型及其在细观流固耦合数值模拟中应用

钙质砂广泛分布于我国南海海域,作为岛礁填筑材料,其渗透性很大程度上决定着填筑后土体的固结和沉降。拖曳力系数是表达液体对土体颗粒表面力的参数,也是表征颗粒状土体渗透能力的一个重要指标,目前国内外对具有极不规则形状钙质砂拖曳力系数的研究十分有限。在前期大量钙质砂颗粒沉降试验基础上,建立了能够考虑形状系数的颗粒与液体相互作用拖曳力系数理论公式;在已建立的计算流体动力学-离散元法(CFD-DEM)流固耦合理论框架下,将新发展的拖曳力系数公式嵌入到流固耦合程序中,模拟钙质砂颗粒在液体中沉降过程。通过将模拟结果与室内沉降试验对比,验证了新建立的拖曳力模型及程序实现的准确性。研究结果表明,较CFD-DEM程序中已有的未考虑颗粒形状的拖曳力系数半经验模型,新的拖曳力系数模型能够更准确地模拟不规则颗粒在液体中沉降过程;同时,在数值建模中无需采用异形颗粒即可以反映颗粒形状对拖曳力的影响,这将大大降低数值模拟的计算量,提高计算效率。研究可进一步应用于钙质砂水中堆填后固结沉降以及冲刷等实际工程问题分析中。     

用于海洋探测的多参数拖曳荧光计系统

本文论述了作者研制成功的拖曳荧光计系统。该系统的荧光传感器采用了光源调制和信号同步解调技术,同时在受光器上采用了专用遮光导水暗盒及弯曲导水管,确保荧光传感器在探测体积内水体及时交换,并能有效地消除海中太阳光的影响。系统能在任一日光强度下从海表层至８０ｍ水深任一深度,走航拖曳速度在２～１０ｋｎ内平稳地水平工作。该拖曳体内安装有荧光传感器、温度传感器、深度传感器和多路传输电子线路装置。通过一根直径为１４ｍｍ的电源／信号传输七蕊铠装电缆将拖曳体与手摇绞车及船上控制器、数据采集、记录显示器连接在一起,可以同时测量光学和水文参数,这些数据为０～５Ｖ模拟电压量输出。该系统进行了多次水池和海上现场实验及应用,达到了预期设计目标。并且借助于荧光示踪染料完成了多处海区的水体混合扩散测量实验任务,建立了实验观测方法。本文还介绍了该系统的构造、现场测量实验数据和应用     

海底泥流冲击悬跨管道拖曳力系数分析

海底滑坡是海洋油气工程最危险的地质灾害之一,直接影响海底管线运营安全。滑坡体失稳滑动过程中,由于海水掺和作用逐渐加速转变成快速滑动泥流,冲击海底悬跨管道。基于当前国际通用的计算流体动力学(CFD)方法,采用赫巴模型描述快速滑动泥流,计算分析海底滑坡冲击悬跨管道的受力特性,重点分析悬跨高度对管道法向拖曳力系数的影响。研究发现,管道法向拖曳力系数随悬跨高度的增长而增大,当达到某一悬跨高度时,管道拖曳力系数保持稳定。     

大型全钛海洋资料浮标结构强度有限元分析

为了分析校核全钛海洋资料浮标的整体结构及拖曳强度,本文依据相关标准规范计算了全钛海洋资料浮标作业工况和极限工况下所受的风、浪、砰击载荷,利用有限元方法对全钛海洋资料浮标进行了整体及拖曳强度计算分析。依次分别计算浮标结构为8 mm板厚和6 mm板厚两种方案的应力,并对照《海上浮式装置入级规范（2014）》进行了应力衡准。研究结果表明：无论采用8 mm的板厚还是6 mm的板厚,浮标结构强度及稳定性满足规范要求。在满足强度要求的前提下,使用6 mm板厚方案更具有经济性,也有利于提高浮标的设备承载能力。