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期刊信息/Journal information
海洋工程
海洋工程

左其华

双月刊

1005-9865

oesjtu@sjtu.edu.cn

025-85829332

210029

南京市广州路223号

海洋工程/Journal The Ocean EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1983年，是一种既有理论又有应用科学的综合性技术科学刊物。贯彻双百方针、交流科研成果，开展学术讨论、沟通科技情报，以促进我国海洋工程科学的不断发展。欢迎海洋工程方面的专家和学者投稿。
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    运载火箭海上发射起竖系统后倒动力学仿真研究

    韩彦青李兆犇刘江雪常志国...
    1-10页
    查看更多>>摘要：因运载火箭海上发射存在起飞时火箭撞击起竖系统支撑架的可能,通常在发射前需要对起竖系统后倒一定角度让出火箭漂移空间,而海上发射船随风浪产生的摇荡运动将对起竖系统后倒过程产生不利影响.基于多体动力学原理建立海上发射起竖系统后倒动力仿真模型,以某型号发射船在不同海况等级、不同风浪方向下的非线性六自由度耦合运动为边界条件,研究其对起竖系统后倒过程中油缸出力、起竖架支座铰接力、支撑架典型截面内力变化的影响.研究结果表明:在风浪方向角度较大海况下整个后倒过程中,两油缸出力波动变化显著,同步性变差,且存在由推力转为拉力的情况;随海况等级、风浪方向角度的增大,起竖架支座铰接力的波动变化随之增大;支撑架典型截面内力在不同海况、风浪方向下围绕其重力值上下波动变化,在风浪方向角度较大时侧向力增大显著.研究结果可为运载火箭海上发射起竖系统后倒的安全和稳定性提供一定参考.

    多体动力学动平台耦合运动起竖系统后倒海上发射

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    海上风电结构逻辑化防撞的非线性动力学设计

    聂宇昊方辉王洪庆任灏...
    11-20页
    查看更多>>摘要：海上风电场船撞事故频发,造成结构损坏乃至风场停产,经济损失巨大.为降低船撞事故的结构损伤,提出了新型全钢制准负刚度弹性防护装置,具有可依船体接触速度被动变化的逻辑化刚度特性.首先,建立了船舶碰撞单桩基础风机的有限元数值模型,计算结果表明与橡胶防护装置相比,新型防护装置的碰撞力和塔顶加速度分别降低56.1%和32%;进一步建立了海上风电变截面结构-准负刚度装置耦合的两自由度非线性动力学模型,并对应发展了多尺度解析方法,有效描述了船舶碰撞过程非线性能量交换与耗散过程,解析计算结果和数值解相吻合,科学描述了风机结构安装新型防护装置后特有的"低速靠船高刚度-高速撞击低刚度"力学特性;形成了以解析模型进行关键参数的高效率设计、以有限元模型实施具体构件的精细设计的工程方法;以海上风电单桩基础结构为例,实施了逻辑化防撞的工程设计.

    船舶碰撞逻辑化防撞准负刚度非线性动力学工程设计

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    液舱内气-液-固多相流晃荡运动数值模拟

    卢莉莉朱仁庆方译彩夏志平...
    21-30页
    查看更多>>摘要：应用多相流理论,建立了液舱内气-液-固多相流晃荡运动计算模型.其中气-液两相流体作为连续相,采用欧拉方法描述其运动,应用流体体积(VOF)法捕捉气-液交界面即自由液面运动;固体颗粒处理为离散相,由拉格朗日法描述其运动.应用计算流体力学-离散元(CFD-DEM)耦合方法,数值计算两相流体和固体颗粒的相互耦合运动.以气-水-冰颗粒多相流为例,借助STAR-CCM+软件平台,计算分析了舱内冰颗粒对液舱晃荡特性的影响.首先通过模拟经典案例单个球颗粒从空气落到水中的过程,验证了CFD-DEM方法的有效性.其次,对纯水液舱晃荡进行了数值模拟并与公开试验结果比较,验证了气-液两相流体晃荡数值方法可行性.然后通过对不同体积分数下气-水-冰颗粒多相流晃荡引起的舱壁压强及自由液面运动幅值的比较分析,研究了气-液-固多相流的晃荡特性.计算结果表明,随着冰颗粒体积分数的增加,液面波动幅值随之减小,说明浮动颗粒对液舱晃荡有明显的抑制作用.

    液舱晃荡气-液-固多相流VOF法CFD-DEM耦合方法数值模拟

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    基于概率方法的主动补偿栈桥工作能力分析

    龚凡明苏焕婷徐林毛寿祺...
    31-40页
    查看更多>>摘要：主动补偿栈桥作为海上风电运维的核心装备,主要用于减小复杂恶劣的海况对运维作业过程的干扰,保障作业人员的平稳通行和生命安全.工作能力分析是主动补偿栈桥设计阶段的重要工作,其主要目的是研究栈桥安装在运维船舶后在目标风场的作业能力.通过建立栈桥补偿运动的运动学方程,输入给定的海况参数,时域仿真主动补偿运动响应.基于目标风场的水文数据,拟合海况参数的概率分布,并考虑由海浪谱生成时域波浪的随机因素,以概率方法确定了栈桥的不可达率作为栈桥工作能力的评价指标.为计算不可达率,提出了一种基于子集模拟的不可达率计算方法,期望使用较少的样本,快速计算不可达率.通过多个案例分析,与蒙特卡洛模拟方法对比,验证了文中计算方法的准确性和快速性.同时,通过对比分析,确定了采用简化的工程方法计算栈桥工作能力时所需的极值估计参数的建议值,为3.7倍的标准差.

    主动补偿栈桥工作能力不可达率子集模拟

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    基于强化学习的锚泊辅助动力定位系统定位点选取方法

    蒋旭王磊王一听
    41-51页
    查看更多>>摘要：海上作业中,适当的定位点可以显著降低锚泊辅助动力定位(PM)系统的能耗.为了找到能效最优的定位点,使得锚泊系统能够补偿主要的环境载荷而推进器只需抑制海洋结构物的摇荡运动,提出了一种基于模型的强化学习(RL)方法进行最优定位点的决策.该方法通过直接和间接学习更新Q函数,并且通过支持向量回归来近似环境模型的奖励函数.仿真结果表明,该方法能够在未知和随机环境中通过持续的规划、执行和学习成功地确定最优定位点,且可以有效加快决策代理的学习速度.

    锚泊辅助动力定位系统定位点优化强化学习基于模型导航控制

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    基于光学图像的水下锚链姿态识别方法研究

    黄侃刘积昊林志良
    52-59页
    查看更多>>摘要：针对水下锚链姿态估计问题,提出了一种基于光学图像的姿态识别方法.该方法使用光学相机获取水下锚链的局部图像,通过图像处理方法提取锚链的外形特征,并且根据水下锚链的悬链线方程模型,由局部的光学图像推演出完整锚链的姿态信息.针对该方法,阐述了其基本原理与流程,设计完成了微缩比例水槽试验,通过动、静态锚链的姿态识别试验验证该方法的有效性.试验结果表明:静态锚链姿态识别试验时的锚链水平跨度误差不超过5%;水面处系泊点匀速运动情况下,动态锚链的运动状态识别与真实运动趋势基本一致,误差为2.393%.研究成果证明了该水下锚链姿态识别方法的可靠性,为后续实际工程应用提供了理论基础支撑.

    水下检测水下锚链悬链线方程图像处理试验研究

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    波流作用下海上风机大直径加翼单桩基础局部冲刷试验研究

    李涛王顺意李彪漆文刚...
    60-70页
    查看更多>>摘要：随着海上风机的大型化和风电场所在海域水深的增加,海上风机基础需要承受更大的水平荷载和弯矩荷载.加翼单桩能有效提升风机基础承载能力,但侧翼结构对桩基周围局部冲刷的影响目前尚不明确.在波流水槽中开展了大直径加翼单桩动床冲刷模型试验,研究纯流和波流共同作用下加翼单桩的冲刷特性.试验结果表明:加翼单桩周围局部冲刷特性受到来流强度、方向和类型的显著影响;当水流强度较小时,加翼单桩相较于传统的单桩基础具有较好的冲刷防护效果,防护效率最高可达20.7%;当水流强度较大或波流叠加时,加翼单桩的防护效应可能消失,甚至产生更为严重的冲刷;冲刷坑范围受到加翼单桩与水流方向夹角的影响,加翼单桩最大的冲刷坑宽度能达到单桩的2倍以上.在实际工程中,为了充分发挥加翼单桩的承载能力,应充分考虑局部冲刷的影响;建议将侧翼安装在最大冲刷深度以下的桩身位置,从而达到较好的承载力增强效果.

    加翼单桩局部冲刷冲刷防护波流作用海上风机海上风电风机基础

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    波流作用下淹没单桩与群桩基础周围海床冲刷试验研究

    付亦鹏朱成浩孙元王仁刚...
    71-82页
    查看更多>>摘要：海底桩基础在海洋工程中被广泛应用,然而,对于淹没桩基础结构局部冲刷问题的研究较少.基于一系列实验室水槽试验,研究了在波浪和水流共同作用下淹没单桩和群桩基础周围的局部冲刷问题,分析了局部冲深历时特性、影响因素及冲刷坑形态特征.研究结果表明,对于单桩基础,床粗糙度Kd的增大削弱了波流工况的差异,当结构比Kh在1.00～2.33范围内时,相对时间尺度Tc逐渐增大,而当Kh>2.33时,Tc开始减小.对于群桩基础,群桩的冲刷深度历时特性与单桩相似,但排列的群桩对桩基底部水流的紊动有抑制作用,并且在桩间距系数Ksp较小时形成整体冲刷坑,在Ksp较大时局部冲刷坑有逐渐分离的趋势;随着Kh和Ksp的增加,Tc增大,但Ksp的增加使Tc的增长速率减小.提出采用Kh、Kd、Ksp预测平衡冲刷深度的修正方程,可较准确地预测文中试验中波流作用下单桩与群桩基础的平衡冲刷深度.

    波流作用桩基础冲刷坑形态时间尺度平衡冲刷深度

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    考虑结构柔性后大型船舶靠泊时深水全直桩码头动力响应敏感性分析

    贺林林杜亦忠谢院仕梁越...
    83-94页
    查看更多>>摘要：深水全直桩码头的结构特点及动力响应与传统码头相比存在差异.为了研究船舶正常靠泊时全直桩码头结构的动力响应与结构特性,真实模拟船舶、橡胶护舷与码头结构之间的相互作用,首先基于Ansys/LS Dyna建立了大型船舶、橡胶护舷与码头结构整个系统相互作用的三维数值计算模型,并采用已有方法对计算模型进行了验证.然后,开展了深水全直桩码头结构在船舶正常靠泊时的动力响应特性研究,系统分析了不同桩径、不同护舷刚度、不同桩长影响下码头结构的加速度时程响应、位移时程响应及内能时程响应.研究发现:深水全直桩码头结构产生的弹性变形能够吸收相当一部分撞击能量,最多可达39%;桩径越大,结构横向刚度越大,局部振动越显著,吸收能量越少;橡胶护舷的刚度越大,能量传递速率越快,护舷吸收能量越少;桩长越长,结构横向刚度越小,整体振动越显著,结构吸收能量越多.

    深水全直桩码头船舶撞击橡胶护舷船舶靠泊撞击能量

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    高桩码头区域波流耦合泥沙冲淤模拟及动力特性分析——以宁波穿山港为例

    李立杰张一鸣李薇胡鹏...
    95-107页
    查看更多>>摘要：建立了水沙床全耦合的波流耦合数学模型,以探究近海码头区域波流共同作用下动力地貌演变.根据码头区域和码头附近海域实测数据对模型进行了潮位、流速和淤积速率/含沙量验证,验证结果较吻合.分析了码头区域的水动力和泥沙输移特性,揭示了常态条件下码头的群桩阻流特性及后方回淤机理,探究了极端条件下码头的冲淤演变规律.模拟结果表明:码头区域潮汐动力作用显著,在常态天气下是码头冲淤的主要控制因素,冲刷主要发生于涨潮期,淤积主要受落潮期控制;台风天气下,强波流相互作用可能导致码头区域短期内剧烈冲淤,台风期间,码头下方强烈冲刷,后方轻微冲刷,台风后,码头逐渐回淤;码头群桩显著影响码头区域的水沙动力及地形冲淤过程,群桩阻力降低潮流动力强度,码头区域淤积增强.

    地形冲淤波流耦合泥沙输移数值模拟群桩阻流特性

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