大型平台双船浮托短距离运输数值模拟及水池试验

以重量约10 000 t的上部平台组块为例,对应用双船浮托法进行平台海上安装的短距离运输过程进行数值模拟分析和水池模型试验研究,并对其中典型工况进行对比分析。结果表明：由2艘短距离运输船的六自由度运动以及桩腿对接耦合缓冲装置(Leg Mating Unit, LMU)的受力响应随着波浪方向与周期的变化可知,数值模拟与模型试验结果趋势相似;从数值上分析,数值模拟的结果小于或接近于模型试验的结果;当波浪方向确定时,各缆绳张力随着波浪周期变化的幅值较小。对短距离运输进行分析研究,可为海洋平台采用双船浮托法安装的方案设计和实施提供一定的参考。     

海上浮式风机水池模型试验方法及其研究进展

目前海上浮式风机新概念层出不穷,但是目前针对这些风机的水池模型试验较少。风、浪、流水池模型试验对于正确预报海上浮式风力发电机的水动力性能、空气动力性能以及二者的耦合运动具有十分重要的作用。重点研究了海上浮式风机的水池模型试验方法,包括相似准则、试验工况和测试项目等。同时,对具有代表性的几组海上浮式风机概念及其水池模型试验方案进行了介绍。     

基于CFD的管汇非惯性水动力系数计算

进行管汇水动力分析和计算,确定准确的管汇受力数学模型对于管汇的下放系统数值分析以及安全下放安装具有重要意义。通过流体动力学软件FULENT建立管汇的水动力计算模型,求得管汇非惯性水动力系数,数值结果与现有的经验估算结果进行比较和分析,验证了该方法的有效性,为管汇下放安装的仿真和控制奠定了基础。     

水下机器人水动力参数CFD计算及操纵性预报

以微小型水下机器人为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟方法开展机器人阻力的数值模拟,并将摩擦阻力因数C_f与第8届ITTC推荐值进行对比验证,提出一种无动力带桨水下机器人水动力参数CFD计算方法。利用此方法,基于航行力学基本原理,采用定常计算方法开展微小型水下机器人斜航、操舵直航试验数值模拟,采用全局网格运动方法开展回转拘束模型试验数值模拟,获取机器人位置导数、舵导数和旋转导数,并完成该机器人的操纵性能预报,为机器人的总体设计和控制参数的选取奠定基础。     

惠州25-8油田导管架平台上部模块动力定位浮托安装数值模拟及模型试验对比分析

以惠州25-8油田导管架平台上部模块为例,对用"海洋石油278"工程船作为动力定位船进行动力定位浮托安装进行了动力定位能力、待命运动、进退船护舷受力等的数值模拟和模型试验的对比分析,结果表明:数值模拟分析可以比较经济地进行"海洋石油278"工程船的动力定位浮托模拟,但数值模拟的各种参数选定比较理想化,因此有相关经验的设计项目可以进行数值模拟分析,而没有相关经验的设计项目则应增加模型试验,以验证数据分析的准确性;动力定位水池模型试验能较好地验证动力定位船的定位能力,但所得出运动结果数值偏大,说明水池模型试验受外部的影响因素较大,再加上缩尺比、控制系统、推进器的效率比例模拟等都会影响真实情况,因此,制定浮托模拟演练并加强动力定位船舶的海上训练对于动力定位浮托来说会更有意义。     

海洋工程中多浮体系统的水动力研究综述

随着深海油气开发和海洋大型装备的发展,多浮体系统越来越多地被使用。这些系统在波浪中存在着较为复杂的水动力干扰现象,在某些局部波浪会发生放大或遮蔽,从而使得其浮体间相对运动和受力的预报变得十分困难,因此对该问题的研究变得十分必要。该文对目前海洋工程中较为常见的多浮体系统进行了介绍,并就国内外在多浮体系统的水动力方面的研究进行了系统的阐述,包括水动力干扰理论研究、数值模拟研究以及模型试验研究等方面,最后对该课题未来的研究方向提出建议。     

海底悬跨管道地震作用下水动力模型的数值分析

提出地震作用下海底悬跨管道周围流场变化的计算方法,并基于海底悬跨管道水下振动台模型试验条件,建立有限元离散模型,开展试验工况的数值仿真计算,验证了海底悬跨管道地震作用下流体动力分析模型的可行性。并借鉴波流作用下海底管道水动力计算的Morison方程,开展了地震作用下水动力系数影响因素和规律的数值仿真研究。     

波浪下“蓝鲸”号起重船系泊吊装组块耦合运动响应

采用水池模型试验和数值模拟方法,对"蓝鲸"号大型起重船吊装海洋平台上部组块的过程开展运动响应研究,对比分析无吊物和吊物施工时的运动结果,两者吻合较好,讨论在顶浪规则波工况下该复杂耦合系统的运动响应特性。研究结果揭示在波浪中系泊起重吊装组块耦合运动机理,为海洋平台吊装施工作业提供技术支持。     

大型海上换流站浮托安装数值模拟和实测分析

为降低大型海上换流站海上安装风险，采用OrcaFlex软件对三峡如东海上换流站的运输和浮托安装的关键阶段进行耦合水动力分析。通过实船监测系统对运输过程中换流站的倾角和加速度，浮托安装过程中的海洋环境条件以及驳船和换流站的运动进行全方位、全过程监测，并将实测结果与数值模拟结果进行对比，二者对比良好，进一步验证了数值计算的可靠性。     

托管架/起重机联合工作状态下的起重铺管船水动力性能

研究某起重铺管船尾部托管架和起重机在波浪中联合工作状态下的水动力性能。利用水动力分析软件，采用基于势流理论和莫里森经验公式的数值方法，分别针对该船在有/无托管架联合作业状态和起重机有/无钩载状态下的水动力性能进行频域内数值分析。通过对比得到在实际起重作业海况下托管架对该船垂荡、横摇和纵摇运动响应的影响。结果表明，托管架对该船在波浪中的运动性能起到积极的作用。所作研究为以后本船在实际工程中采用这种新型作业模式提供指导。     

变水深地形下半潜式生产生活平台系泊性能

综合考虑地形条件的影响,针对半潜式生产生活平台及其系泊系统开展数值计算和模型试验,对平台在不同海况下的运动响应、系泊力等结果进行对比分析,验证平台系泊系统的安全性。研究结果一方面可为系泊系统的进一步优化提供数据基础,另一方面可为平台的实际工程应用提供理论和技术支撑。     

大型储油罐基础环墙环向拉力计算方法的比较

以某大型储油罐实际工程为例,分别采用三种规范中的简化法,以及差分法、非线性分析法计算基础环墙的环向拉力,发现各种计算方法得到的环向拉力和配筋结果相差较大,而差分法和非线性分析法所得的结果相近。经进一步研究,在三种规范的简化计算方法中均考虑了储油罐直径的影响,而采用由数值分析法的计算表明,虽然储油罐直径对环向拉力有影响,但当储油罐直径超过某一值时,对环向拉力的影响并不像三种简化法公式那样成正比。     

热应力作用下液化天然气储罐球形罐顶应力分布及裂缝形态

对于大型液化天然气（LNG）储罐,罐顶因内、外表面温差产生的巨大热应力对罐顶裂缝开展及应力分布有非常重要的影响。传统的计算球壳结构热应力的方法非常复杂,为获得较简单的公式以便指导实际工程的设计及分析,提出了一种应力叠加方法近似计算罐顶热应力分布。通过与数值模拟结果的对比,发现此近似计算方法与数值计算的结果非常接近,可以应用于实际工程。分析结果表明：罐顶与挥发的低温天然气接触,温差热应力过大时,将使罐顶产生沿环向均匀分布的经络向裂缝;裂缝首先在罐顶边缘部位的内表面产生,并迅速向罐顶中心及外表面开展,最终贯穿罐顶。     

埋地储罐结构设计与ANSYS数值模拟

文章总结了埋地储罐结构设计方法,分析了其受力特点,针对储罐的特殊工况提出了采用ANSYS软件进行数值模拟的方法。结合具体设计实例,介绍了在结构设计之后,利用ANSYS软件进行建模加载计算得出储罐在覆土外压作用下的变形及应力分布规律的方法。对比分析理论计算与数值模拟结果,验证了数值模拟结果的正确性,指出常规稳定性设计的不合理之处,说明了数值模拟作为储罐结构设计的参考和补充的必要性。     

一种动态起伏的海表面建模方法

在重力和风力等自然因素的影响下,实际海面呈现动态起伏变化形态。粗糙的起伏海表面会影响数据处理过程中鬼波算子估算的准确度,进而影响鬼波压制效果。为研究起伏海表面下鬼波对地震记录的影响,基于PM （Pierson-Moscowitz）海浪谱计算模型,首先,将不同时刻的静态粗糙海表面进行组合,得到连续时刻的动态海表面以逼近真实动态起伏海表面;然后,采用克希霍夫近似法,分别提出动态起伏海表面下非脉冲震源鬼波和检波器鬼波的建模方法。合成数据测试结果表明,提出的建模方法可有效模拟更符合真实动态海表面的地震记录,并可用来测试鬼波压制算法的实际效果。     

新型FPSO IQFP的水动力性能研究

为了进一步论证新型FPSO IQFP的水动力性能,根据一个优化的IQFP工程设计实例,应用三维势流理论的源汇分布法,建立水动力计算模型,进行IQFP浮体的频域波浪力和运动响应的数值计算分析,并与相近吨位的船型FPSO进行比较。研究结果表明,IQFP的横荡、横摇和垂荡固有周期与百年一遇谱峰周期相差3 s以上,有效地避开了波浪能量集中的频域范围,避免了结构与海浪集中的频率发生共振,因此IQFP可以与作业海域极端环境条件相适应;由于长宽尺寸相同且平面轴对称,所以IQFP不仅能有效降低建造难度和成本,而且只需用横摇/纵摇、垂荡和横荡/纵荡3个自由度来描述其运动响应,大大降低了计算分析的难度。     

直叶涡轮搅拌槽中流场的数值模拟

以PY型直叶涡轮搅拌槽为原型建立数值模拟模型 ,通过计算机流体动力学方法对其流场进行分析研究。数值模拟结果和激光多普勒测速实验数据吻合较好。对实际操作条件下高粘度流体在搅拌槽中的流场模拟表明 ,搅拌叶轮位置、转速以及物料性质等因素对流场的分布影响较大     

漂浮压载状态下自升式平台的运动响应分析

针对传统一阶理论在自升式平台漂浮压载工况下水动力计算精度不足的问题，以某自升式海上石油钻井平台为研究对象，建立平台水动力分析模型，在浅吃水状态下考虑波浪对平台的二阶作用，运用高阶边界元方法对平台的一阶和二阶水动力问题进行求解。通过数值模拟，给出多种波浪频率入射条件下平台的波浪力和运动响应数值计算结果。结果表明：在漂浮压载状态下，二阶波浪力在水平方向上对波浪力幅值影响较大；从运动响应角度看，无论是水平方向还是竖直方向，二阶波浪作用都不可忽视。