圆弧型贯底式多孔介质防波堤防浪效果的解析研究

针对圆弧型贯底式多孔介质防波堤防浪效果研究,给出了防浪效果计算的解析方法.假定防波堤刚性垂直薄壁,空间固定,水深恒定.假想存在一个圆柱面,把流场划分为内外区域,在每个区域上将速度势用特征函数展开,然后在它们的公共边界上进行匹配.匹配的原则是公共边界上速度连续,压力连续,从而可得到关于未知系数的一组线性代数方程组,解出未知系数,即可求得流域中任意一点的速度势和波高.数值结果给出了不同入射波波长、不同波向入射及防波堤不同孔隙率、不同张角时防波堤周围波幅分布的等高线图.结果表明,圆弧型贯底式多孔介质防波堤的防浪效果与入射波特征和防波堤的孔隙率密切相关.     

临界区雷诺数下翼型流场电磁力控制的脱体涡模拟

利用Maxwell方程直接数值计算表面包覆电极与磁极翼型产生的三维Lorentz力分布,将其加入到流体控制方程的动量方程中,采用脱体涡模拟方法对临界区雷诺数下受Lorentz力作用下翼型绕流场进行数值模拟,研究分析了电磁力作用系数和攻角对翼型绕流场结构及其升阻力系数的影响机理和规律。结果表明,Lorentz力可以有效地改善翼型周围的流场结构,达到减阻、增升、消涡以及延缓和抑制其失速的目的,因此是翼型的一种有效流动控制手段。     

关于固定和自由浮动船舶三维月池共振的研究

该文利用边界元程序WAMIT研究了船体固定和自由浮动状态下月池共振频率的偏移,并建立了六个不同尺寸参数的船体来探究船体尺寸参数对月池共振频率偏移量的影响。月池形状为矩形。在不同频率的规则波中,计算得到固定和自由浮动状态下月池内自由液面升高、船体垂荡和纵摇随入射波频率变化的曲线。把自由液面随入射波频率变化曲线上的局部最大极值点视为共振发生处。文章系统地比较和分析了固定和自由浮动状态下的共振频率,同时还对船体运动响应曲线和波面升高响应曲线之间的关系进行了比较。结果表明,固定状态下的共振频率或多或少要比自由浮动状态下的共振频率小。船体吃水的增加会减小共振频率的相对偏移量。月池长度的增加会增大共振频率的相对偏移量。月池内台阶长度的增加会明显减小活塞式共振频率的相对偏移量,但是会增加晃荡式共振频率的相对偏移量。此外,还发现月池共振会给船体垂荡和纵摇运动带来明显影响。     

气液混输组合管线系统严重段塞流特性实验

针对海洋油气传输中常见的水平一下倾一立管组合系统,在两种不同高度立管下,通过实验获得了3种严重段塞流现象(严重段塞流Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型)。研究高度变化与严重段塞流关系,对寻求相应预测方法有着重要意义。     

立柱式钻井平台内孤立波载荷尺度效应研究

在海洋内孤立波作用下,立柱式钻井平台会产生大幅度的运动响应,影响钻井平台的作业效率与安全,其中平台内孤立波载荷的准确预测是关键。为此,以3类内孤立波理论(KdV、eKdV和MCC)的适用性条件为依据,通过构建两层流体中内孤立波对立柱式钻井平台强非线性作用的数值模拟方法,结合模型试验分析了立柱式钻井平台内孤立波载荷的尺度效应。结果表明,在大尺度条件下采用Morison公式和傅汝德-克雷洛夫公式分别计算内孤立波的水平力和垂向力仍然是可行的。此外,内孤立波载荷模型试验中,立柱式钻井平台内孤立波水平力及垂向力的尺度效应因流体黏性影响的不同而产生差异,受黏性影响较大的水平力尺度效应显著,而受黏性影响较弱的垂向力的尺度效应较弱,可以忽略。      

深水SDPSO平台油水置换储卸油系统排出水含油量研究北大核心CSCD

深水立柱式干树钻井生产储卸油平台(SDPSO)平台是一种具有采油与储卸油功能的新型多功能深水浮式平台,油水置换储油技术是其核心技术,为保证平台投产后不会对海洋环境造成污染,需对平台油水置换储油系统排出水的含油量进行研究。为阐明置换次数、平台运动和环境温度等对储油舱底部水中含油量的影响,按1∶15的缩尺比设计建造了一座深水SDPSO平台储油系统中尺度模型试验(简称“中试”)装置,根据上述试验目的设计了多组试验工况,并将中试得到的水中含油量数据与多组小尺度模型试验(简称“小试”)得到的数据进行了对比,探讨了模型试验的尺度效应对试验结果的影响。结果表明:深水SDPSO平台储油系统模型试验的尺度效应不明显,缩尺比对储油舱内水中含油量的试验结果影响不大;储油舱内水中含油量不会随着置换次数的增加而明显升高;风、浪、流导致的平台运动会增大储油舱内水中含油量;环境温度降低时,平台储油舱内水中含油量也会随之增大;平台储存重质油相比储存中质油,储油舱内水中含油量会有一定幅度升高;平台中心井能有效地起到分离油水的作用,从中心井排出到舱外的水中含油量远低于国内外含油污水排放标准。本文研究结果揭示了平台储油系统油水置换工艺的可行性,为深水SDPSO的研发提供了借鉴。     

三维障碍物形状近场反演的一种快速算法

文章研究了从点声源散射场的有限孔径近场测量信息来再现多个三维障碍物形状的反问题。指出了数值求解这类反问题的一种简单快速逄。数值结果表明了该算法是有效和实用的。     

两层黏性流体中直立圆柱体绕流的三维数值模拟

研究了两层流体中直立贯底圆柱体的三维黏性绕流问题.以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,应用VOF方法追踪两层流体的内界面,建立了该问题的数值模拟方法.成功地数值模拟了两层流体中圆柱体黏性绕流产生的三维尾涡特征,表明了流体的密度分层效应对直立贯底圆柱体的尾涡特性和阻力系数都是有影响的.在海洋立管涡激振动的研究中,考虑流体的密度分层效应是重要的.     

超谐共振横摇下液舱晃荡特性数值研究

该文从船舶非线性横摇运动方程出发,采用多尺度法,获得其在正横规则波中的超谐共振稳态解,并将其作为液舱运动的外部激励。在此基础上,基于Open FOAM开源代码,采用基于VOF的两相流模型模拟液舱内气液运动,研究了船舶在超谐共振横摇条件下的液舱晃荡动特性问题。结果表明,在超谐共振横摇条件下,自由液面易出现翻卷、破碎等强非线性现象,舱壁压力时历表现出多峰型特征,其峰值要远大与简谐激励的情况,而且舱内液体晃荡在两个谐波成分的差频附近发生共振响应。     

内孤立波与直立圆柱体相互作用特性数值模拟

为研究直立圆柱体的内孤立波载荷特性,依据三类内孤立波理论(Kd V、e Kd V和MCC)的适用性条件,使用内孤立波诱导上下层深度平均水平速度作为入口条件,采用Navier-Stokes方程为流场控制方程,建立了两层流体中内孤立波对直立圆柱体强非线性作用的数值模拟方法。系列计算结果表明,数值模拟所得内孤立波波形及其振幅与相应理论和实验结果一致,并且直立圆柱体内孤立波水平力、垂向力及其力矩数值模拟结果与实验结果吻合。直立圆柱体内孤立波载荷由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,其中摩擦力很小,可以忽略;对水平力,其波浪压差力与粘性压差力量级相当,流体粘性的影响显著;对垂向力,粘性压差力很小,流体粘性影响可以忽略。