船行波作用下桥梁浮式施工平台动力响应分析

为研究船行波对浮式平台动力响应的影响,以国内某桥施工中设计的浮式平台为研究对象,使用海洋工程有限元分析软件USFOS建立了包含龙门吊在内的浮式平台模型,分析了浮式施工平台对波浪周期的敏感性,并研究了船舶航速以及船行波入射角度对浮式平台动力响应的影响。结果表明:波浪周期对浮式结构动力响应影响很大,浮式平台自振周期应尽量远离船行波周期,以降低平台动力响应;船舶航速增高会使波高、周期增大,设计航速应考虑浮式结构在波浪荷载下的动力响应影响;船行波浪入射角度对该类结构的动力响应影响较大,按照0°的入射角进行动力响应分析会低估船行波浪荷载影响。此研究成果对浮式施工平台的设计及施工具有一定的指导意义。     

船行波作用下桥梁浮式施工平台动力响应分析

为研究船行波对浮式平台动力响应的影响,以国内某桥施工中设计的浮式平台为研究对象,使用海洋工程有限元分析软件 USFOS 建立了包含龙门吊在内的浮式平台模型,分析了浮式施工平台对波浪周期的敏感性,并研究了船舶航速以及船行波入射角度对浮式平台动力响应的影响。结果表明: 波浪周期对浮式结构动力响应影响很大,浮式平台自振周期应尽量远离船行波周期,以降低平台动力响应; 船舶航速增高会使波高、周期增大,设计航速应考虑浮式结构在波浪荷载下的动力响应影响; 船行波浪入射角度对该类结构的动力响应影响较大,按照 0°的入射角进行动力响应分析会低估船行波浪荷载影响。此研究成果对浮式施工平台的设计及施工具有一定的指导意义。     

双浮箱-双水平板式浮式防波堤试验研究

该文提出了双浮箱-双水平板式新型浮式防波堤结构,并对其水动力特性进行了规则波物理模型试验研究。探讨了相对宽度、相对波高和锚链刚度等因素对防波堤消浪性能、运动响应和锚链受力的影响,并与双浮箱结构的试验结果进行了比较分析。研究结果表明:在双浮箱下面安装两层水平板能有效提高防波堤的消浪性能,显著减小防波堤的运动响应;双浮箱-双水平板结构的波浪透射系数较双浮箱结构最多可减小0.4左右;当相对宽度B/L?0.30时,透射系数可以控制在0.35以下。因此,新型防波提展现出良好的工程应用前景。     

不同波浪和装载条件下系泊船舶横摇运动试验研究

横摇是系泊船舶运动的主要形式之一,波浪和船舶装载条件是重要的影响因素。该文选取一艘10万吨级散货船进行系泊模型试验,在同一装载度下变化波浪和配载条件(入射波浪周期和船舶横摇固有周期),通过系列试验,分析了波浪周期和船舶横摇固有周期对系泊船舶横摇运动幅值和横摇运动周期的影响。研究结果表明,对于不同的船舶横摇固有周期,当波浪谱峰周期与横摇固有周期接近时,系泊船舶横摇运动均出现了一次峰值,并且横摇固有周期越小,波浪周期变化过程中的系泊船舶横摇峰值越大。系泊船舶横摇运动周期既和横摇固有周期有关,又和波浪周期有关,系泊船舶横摇运动相对周期(横摇运动周期/波浪谱峰周期)随着波浪相对周期(波浪谱峰周期/横摇固有周期)的增大而减小,并随波浪相对周期的增大而变化趋缓。     

波浪荷载作用下桥墩码头动力响应分析

采用数学理论推导了规则波浪荷载与随机波浪荷载的计算表达式,并应用仿真数值模拟对波浪荷载作用下桥墩码头结构的动力响应进行了分析,研究了波浪的波高、周期、入射角、水深四个波浪参数对桥墩码头动力响应的影响。通过施加两种不同形式的极限波浪荷载,确定了桥墩主应力的分布规律以及危险区域。计算结果表明:波高和水深对桥墩码头的影响较大,但是波高的变化对桥墩的影响更为显著;周期对桥墩的影响有一定的局限性;入射角对桥墩码头影响最小;桥墩的最大主应力没有超过混凝土的抗拉设计强度,并富有一定的安全储备,桥墩是安全的。     

水下桩腿长度对带支腿浮式结构水动力系数的影响分析

风电安装船是带支腿浮式结构,而水下桩腿长度对船体在波浪中的动力响应会产生较大的影响。究其原因就是水下支腿的存在导致结构所受水动力不同于普通无支腿船体。为了研究水下桩腿长度对水动力系数大小的影响,该文利用三维势流理论对桩腿收放过程中不同阶段的水动力系数进行了数值计算,给出了不同工况下带支腿浮式结构在波浪中运动的6个自由度水动力系数与波浪频率的关系。研究结果表明:桩腿水下长度对带支腿浮式结构水动力系数的影响较为明显,除垂荡运动外,附加质量随桩腿在水下的长度的增加而增大;当波浪频率处于低频或高频时,桩腿的水下长度对附加阻尼的影响较小,而当波浪频率处于中频时,附加阻尼系数随运动状态的不同表现出不同的规律。此外,还分析了桩腿对带支腿浮式结构湿固有频率的影响,结果反映出桩腿在水下的长短对结构的湿固有频率有明显的调制作用。     

基于水动力分析的15MW级半潜式漂浮基础优化研究

半潜漂浮式基础是适合深远海风电资源开发的一种安全经济的基础形式，基础单位兆瓦用钢量是影响开发投资的重要因素，也是浮式基础先进性的技术指标之一。为此，以15 MW级三立柱半潜式基础为研究对象，减小边柱直径以降低用钢量，通过对比优化前后的浮式基础水动力性能，验证优化后的浮式基础设计可行性及合理性。结果表明，优化后的浮式基础水动力性能优异，运动及系泊载荷等响应特征满足设计目标，水动力性能基本与优化前一致，说明减小边立柱尺寸是可靠、可行的优化方向，为降低浮式基础用钢量提供了新的思路和路径，有利于推动深远海海上风电的商业应用。     

漂浮式波浪能发电装置的水动性能分析

针对海况对波浪发电装置的影响,本文创新性地设计了一种新型漂浮式波浪能发电装置并描述了其工作原理。以该装置为基础并对装置波浪能采集部分建立了仿真分析模型。基于AQWA水动性能计算机软件,计算了装置中漂浮浮体在不同吃水深度、不同尺寸大小的RAO值,以及波浪波向和波浪周期对装置整体的时域响应。发现浸水达到1.3~1.4 m、漂浮体直径在2.8 m时RAO值达到理想值,当波浪推进方向在25°、波浪周期为3 s时浮体整体振幅较大,对波浪能采集效率有较大提高。     

南海浮式码头与系泊系统动力耦合分析

南海部分海域由于海底地形限制,运输船舶无法正常靠泊作业,可采用成本较低的浮式码头供运输船舶停泊使用。该文应用基于开源平台Open FOAM开发的船舶与海洋工程CFD求解器―naoe-FOAM-SJTU,对一座分布式系泊系统的浮式码头在入射波浪作用下的运动响应进行了数值模拟。文中系泊系统的求解采用基于集中质量法的动力分析方法,给出了码头运动和系泊系统所受动力的时历曲线,并且将结果同静力分析进行对比,验证了采用动力分析方法的可靠性和必要性。     

波浪周期对系泊船舶运动影响试验研究

系泊船舶泊稳是港口设计和营运过程中的重要问题,系泊船舶泊稳标准从实质上讲就是限制系泊船舶的运动量。较长周期波浪作用下的系泊船舶泊稳问题愈来愈受到各方的关注,选取了一艘10万吨级散货船进行横向不规则波作用下的系泊模型试验,在同一波高下变化入射波浪周期,通过系列试验,分析波浪周期对系泊船舶横移、横摇和升沉运动的影响。研究结果表明,系泊船舶横移运动量总体上均随着波浪周期的增大而增大,横移运动对波浪周期的响应敏感程度是变化的;系泊船舶横摇和升沉运动量均随着波浪谱峰周期的增大先增大然后减小,当波谱谱峰周期与相应的船舶固有周期接近时,横摇和升沉运动量均出现了一次峰值。     

矩形深水空心桥墩与实体桥墩的振动特性分析

基于流固耦合的有限元计算方法,考虑桥墩(空心、实体)和水域两个因素,对深水中矩形空心桥墩和实体桥墩的振动特性进行了分析,通过计算得到,裸水时,空心桥墩的低阶自振频增大,高阶自振频率降低;有水域时,水体降低了桥墩的自振频率,空心桥墩自振频率比实体桥墩降低的大;水体对实体桥墩的高阶模态影响较大,对空心桥墩的低阶模态影响远大于对高阶模态,这对水下桥墩的抗震措施有很大指导作用。     

A TIME DOMAIN INVESTIGATION ON THE HYDRODYNAMIC RESO-NANCE PHENOMENA OF 3-D MULTIPLE FLOATING STRUCTURES

A 3-D time domain method is developed to investigate the gap influence on the wave threes for 3-D multiple floating structures. Special hydrodynamic resonance due to small gaps between multiple floating structures on wave forces is examined. Strong and complicate hydrodynamic interactions between the floating bodies are observed and the numerical computations have proved the existence of the sharp peak force response on each floating body at some special resonant wave numbers. By comparison with the results from the frequency domain technique, the results obtained from the time domain method reveal the similar resonant phenomena and hydrodynamic interaction. The resonant wave numbers are also proved around kL-nπ （n = 1,2 ……∞） with a corresponding frequency shift. The strong hydrodynamic interaction feature is practically significant for the design of module structures and the links （connection） in whole the floating body system.     

港珠澳大桥桥墩浮拖运输方案分析

根据港珠澳大桥桥墩结构质量和尺度巨大的特点,提出了合理的装船运输方案.采用水动力分析软件,建立桥墩的三维质量模型、桥墩主体与半潜驳船的驳运联合体模型.基于势流理论计算船体受到的波浪荷载,分析联合体在海上拖航过程中的稳定性、运动响应,检验桥墩浮拖过程的稳定性.计算结果表明:不采用加固措施,横浪条件下桥墩的稳定性难以满足,浪向角不大于45°时满足拖航要求;采用侧向支墩及钢丝绳对桥墩局部加固,桥墩在所有浪向条件下均满足稳定性要求.     

Wind-wave induced dynamic response analysis for motions and mooring loads of a spar-type offshore floating wind turbine

Due to the energy crisis and the environmental issues like pollution and global warming, the exploration for renewable and clean energies becomes crucial. The offshore floating wind turbines（OFWTs） draw a great deal of attention recently as a means to exploit the steadier and stronger wind resources available in deep water seas. This paper studies the hydrodynamic characteristics of a spar-type wind turbine known as the OC3-Hywind concept and the dynamic responses of the turbine. Response characteristics of motions and mooring loads of the system under different sea states are evaluated and the effects of the loads induced by the wind and the wave on the system are discussed. The calculations are carried out with the numerical simulation code FAST in the time domain and the frequency analysis is made by using the FFT method. The results and the conclusions from this paper might help better understand the behavior characteristics of the floating wind turbine system under actual ocean environments and provide valuable data in design and engineering practice.     

RANDOM ANALYSIS OF HYDRODYNAMIC CHARACTERIS-TICS OF TRAJECTORY JET CAUSED BY DIFFERENT TYPES OF PIERS

1.　INTRODUCTIONThe energy dissipation problem of overflow damsisalwaysofgreatconcern to hydraulicengineers.Friction and collision,which can be produced by bottom current,surface currentand water jetlashing,are two primary ways of energy dissipation.Designers can deal withthe problem according to their own situation.In this paper,some experiments are reportedon the tail pattern ofpiers.Itis well known thatdeep pithole and far horizontal distance ofthe jet trajectory occur when a flat-tail…     

Application of equivalent resistance to simplification of Sutong Bridge piers in tidal river section modeling

This paper describes some details and procedural steps in the equivalent resistance (E-R) method for simplifying the pier group of the Sutong Bridge, which is located on the tidal reach of the lower Yangtze River, in Jiangsu Province. Using a two-dimensional tidal current numerical model, three different models were established: the non-bridge pier model, original bridge pier model, and simplified bridge pier model. The difference in hydrodynamic parameters, including water level, velocity, and diversion ratio, as well as time efficiency between these three models is discussed in detail. The results show that simplifying the pier group using the E-R method influences the water level and velocity near the piers, but has no influence on the diversion ratio of each cross-section of the Xuliujing reach located in the lower Yangtze River. Furthermore, the simplified bridge pier model takes half the calculation time that the original bridge pier model needs. Thus, it is concluded that the E-R method can be use to simplify bridge piers in tidal river section modeling reasonably and efficiently.     

应用比例边界有限元法研究波浪与带狭缝三箱作用的共振现象

比例边界有限元法（SBFEM）是一种半解析的新数值分析方法,比完全数值方法具有更高的分析精度.本文应用该方法求解波浪与有限水深中三个相同,但之间存在狭缝的二维固定方箱的作用问题,为波浪与多模块超大型浮体的相互作用提供一些规律。文中给出了各箱的波浪力及反射、透射系数的数值结果,与BEM结果进行了比较,吻合良好.发现波浪与三箱的作用存在双共振现象而且中间箱的共振形式与两边箱不同.进一步分析了箱体吃水深度、狭缝宽度和箱体宽度对三箱共振频率的影响.这对超大型浮体水动力分析和结构设计具有一定的参考价值。数值结果证实该方法用较少单元便能得到精确结果,这为超大型浮体的水动力分析提供了一个可行的分析方法。     

FPSO串靠外输系统动力分析

FPSO串靠外输方式因其对环境的适应性好,安全性较高,是FPSO原油外输的主要方式。该文考虑了风、流和系泊缆索的耦合动力,建立了FPSO串靠多浮体系泊系统的时域耦合运动模型,其中浮体时域水动力系数由频域的结果通过快速傅立叶变换转换得到。数值求解时,浮体时域运动方程采用Newmark-β法,系泊缆索采用时域非线性有限元方法。基于自主开发的Fortran计算程序对南海海域一艘张紧式系泊FPSO与其配套的躺底式系泊穿梭油轮及两船间系泊大缆组成的串靠输油系统进行了理论计算,得到了FPSO及穿梭油轮的纵荡运动响应,系泊缆索上端点张力,系泊大缆张力等时间历程。通过谱分析讨论了低频波浪力和波频波浪力对FPSO串靠系泊系统的作用。同时探究了风向和流向对FPSO串靠系统的影响。该串靠多浮体系泊系统耦合动力模型能合理解释物理现象,可用于分析实际作业的串靠外输系泊系统。