近海深水区混凝土半潜型浮式风机一体化计算与耦合动力特性分析

[目的]文章旨在探索10 MW级半潜型浮式风机的一体化计算方法并分析其在40～50 m近海深水区的耦合动力响应特性。[方法]以10 MW混凝土半潜型浮式风机为例,构建一体化时域数值计算模型,统计分析其额定发电和极端工况下的平台动力响应和系泊张力特征。[结果]平台水平运动主要受波浪荷载、风荷载和系泊刚度特性的影响,最大水平运动和系泊张力发生在生存工况,垂向运动主要受波浪荷载影响,摇摆运动的均值主要受风荷载影响,上述浮式风机动力响应均满足设计指标。[结论]一体化数值计算方法较好地考虑浮式风机耦合动力特性,由于水深限制,近海深水区的海上漂浮式风机对水平运动约束和系泊非线性问题的优化更为重要,响应极值主要发生在极端工况,上述结论为此类漂浮式海上风机基础结构的研究与设计工作提供了一定的参考。     

高寒高海拔地区漂浮式水上光伏系泊系统布置影响因素研究

为研究漂浮式水上光伏在高寒高海拔地区的应用,保证高寒高海拔环境下光伏阵列系泊系统的有效性、安全性与可靠性,基于理论分析并结合实际工程,初步分析了高寒高海拔地区漂浮式水上光伏系泊系统布置影响因素,并结合工程实践结果,提出了初步解决措施.结果表明:冰层、冰脊、浮冰及冰水分离均会对高寒高海拔地区漂浮式水上光伏系泊系统的布置产...     

深海工作船系泊系统运动响应分析

针对深海复杂恶劣的环境条件,根据三维势流理论和凝集质量法,建立了深海养殖辅助工作船及其系泊系统的数值模型,研究了风浪流的共同作用下深海工作船系泊运动响应。首先通过频域分析,得到工作船在单位规则波下的幅值响应算子RAO等水动力参数;再将船体频域结果导入到时域分析中,模拟得到在风浪流的联合作用下深海工作船系泊系统的运动响应。结果表明：工作船在工作海况中可保持良好的状态,极限海况下横摇和纵摇运动超出规定范围,易发生险情;与风浪流方向均为180°相比,当流向为90°时,工作船横荡运动幅值增大,纵荡运动幅值减小,艏摇角度增大,同时流向的改变也会引起系泊缆有效张力的变化;各系泊缆安全系数满足安全性要求。     

考虑系缆拉伸-弯曲-扭转变形的浮式风力机动力响应研究

考虑系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形产生的非线性系泊力,研究海上浮式风力机系统的动力响应。考虑系缆非线性几何变形,建立系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形的动力学分析模型。建模过程中,采用了四元数方法进行局部坐标系与全局坐标系之间的旋转,避免了旋转过程中奇点的产生。综合考虑系缆非线性系泊力、水动力、空气动力及风力机结构系统,建立了系统动力学分析模型,开发了考虑系泊系统非线性系泊力的系统动力响应计算程序。针对OC3 Hywind Spar型5 MW浮式风力机,分析额定作业海况与极限海况下风力机系统的动力响应,并将结果与系泊系统采用准静态悬链线方法的模拟结果进行了对比。结果表明,考虑拉伸-弯曲-扭转变形效应后,系泊缆张力的波频响应被放大,同时还出现了多个高频峰值,将对系泊缆的疲劳寿命计算产生影响。     

海洋工程深水浮式系统设计方法研究

深水浮式系统主要由浮式平台、系泊系统和立管系统组成,浮式平台及其系泊缆索/立管的设计分析是平台系统正常作业和运行安全的重要保障。浮式平台的设计一般通过在频域内对平台进行水动力分析,然后将水动力荷载传递到有限元模型上对结构进行有限元分析。利用水动力分析结果和有限元分析结果,结合规范联合对平台进行设计。同时,由于浮式平台整体系统的非线性及动力学特性,势必要对浮式平台系统进行有效的时域耦合分析计算,整体耦合响应结果除了用于平台和系泊缆索/立管系统的初步设计外,还可作为系泊缆索或立管的动态边界条件,对其进行详细设计。针对这两种设计分析思路,首先对分析流程、分析中遇到的具体问题和研究方法进行简单介绍,然后结合软件应用,对海洋平台以及系泊缆索和立管的设计分析步骤进行总结介绍。     

适宜边际油田开发的系泊方案

外输系泊是边际油田开发的关键环节,就单点、两点、三点及柔性靠船等型式,在性能特点、工程造价及后期维护等方面进行了分析。自安装采油平台首次在渤海湾应用于开发边际油田,探讨并推荐了一种适合边际油田开发的系泊方案。     

水下系泊监测平台动态响应的计算模型与数值模拟

基于Hopkinson冲击载荷理论,针对水下系泊监测平台在水流作用下的动态响应,考虑系泊缆的垂度效应,采用等效弹性模量法修正拉力和弦向作用力之间的差异,建立了水下系泊监测平台的计算模型和数值分析模型。利用水力学理论、海洋工程结构力学理论以及流固耦合的方法分别对计算模型和数值分析模型进行求解,研究了浮体在水流作用下的动态响应特性。结果表明,浮体会产生较大的垂荡位移和横荡位移,横荡位移很快趋于平稳,垂荡位移受水流涡激升力的影响会产生振动。     

一种超高强度低合金钢的拉伸微屈服行为的原位中子衍射研究

研究了一种超高强度低合金钢与环境裂纹敏感性（EAC）有关的拉伸微屈服行为。宏观屈服强度为1120MPa,拉伸应力近700MPa开始微屈服的超高强度低合金钢,其化学成分（质量分数,％）为0．22C．0．25Si。0．70Mn．3．40（Cr＋Ni＋Mo）-0．13（V＋Nb＋Ti）。用这种钢制作的深水系泊链环经1273K淬火和873K回火,原位中子衍射测量结果表明,对其光滑圆柱试样施加拉力,至应力500MPa,良好地符合线弹性应变;至700MPa时,（200）晶面族晶粒优先出现非线弹性应变;至800MPa,（110）晶面族晶粒也呈非线弹性应变。随着拉力的进一步增大,（200）晶面族晶粒的非线性弹性应变量逐步增加,而（211）晶面族晶粒仍停留在线弹性应变阶段。     

多锚链系泊浮体的稳定性评估

基于单根锚链的悬链线方程.建立整体作用下的叠加型多锚链系泊浮体的准静态控制方程,给出了一定环境载荷作用下,多锚链浮体的漂移量与水平系泊力间的关系。计算结果对海上防撞设施的设计提供理论参考。     

西非多点系泊FPSO波频运动预报研究

应用三维势流理论及非线性时域动力耦合分析方法,针对西非深水海域的一座多点系泊浮式生产储油装置(FPSO),在涌浪海洋环境下对其进行了时域耦合计算和频域短期预报计算,并与模型试验结果进行了对比,较好地预报了该FPSO的波频运动性能,包括垂荡、横摇和纵摇,从而为我国深水海洋工程方案设计研究提供了技术储备.