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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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    内压载荷下输氢复合柔性管力学性能研究

    张吉祥安晨邓海峰张爱霞...
    119-134页
    查看更多>>摘要：中国氢能产业正随着碳中和愿景的不断推进而快速发展,由于氢气在钢管中容易引发"氢脆"现象,使用钢管输送氢气存在较大挑战,纤维增强复合柔性管作为一种非金属管道在氢气输送领域备受关注,其结构设计及强度分析是产业化应用的瓶颈.为探讨内压工况下输氢复合柔性管的结构响应,考虑不同层材料的各向同性及各向异性,基于三维各向异性弹性力学,建立了纤维增强输氢复合管道在内压作用下的力学理论模型,并采用数学方法求解管道位移微分方程,进而获得了N层缠绕增强层输氢复合管道在内压作用下的应力应变解析解,计算结果与内压作用下13层输氢复合柔性管的数值计算结果相符.管道的环向应力最大值出现在防渗透层,输氢软管的增强层承担约70%的载荷作用,径向应力绝对值大小随距离管道截面中心点的距离增大而减小.提出的力学行为分析模型及求解方法为设计输氢复合柔性管提供了重要的理论支撑.

    纤维增强复合柔性管输氢管道内压载荷理论分析

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    海洋原油外输软管拉伸刚度影响参数研究

    汪利伟高强徐勤亮李忠利...
    135-144页
    查看更多>>摘要：海洋原油外输软管广泛用于海上FPSO和油轮的原油外输,软管在海洋环境作用下会受到轴向拉力,拉伸刚度是影响轴向受力的关键结构性能参数.根据《API SPEC 17K》标准和《GMPHOM2009》规范的要求,需要确定软管的拉伸刚度.基于Rebar方法定义海洋原油外输软管的帘线增强层,利用有限元软件ABAQUS建立某国产海洋原油外输软管的轴向拉伸模型,并计算不同结构参数条件下的软管拉伸刚度.计算结果表明:帘线增强层是海洋原油外输软管的主要抗拉伸结构层,帘线铺设角度越小其拉伸刚度越大,软管抗拉伸能力对帘线层数比较敏感,帘线层数越多软管抗拉伸能力越强;螺旋钢筋层的钢筋直径和螺距在一定程度的拉力范围内与软管的拉伸刚度保持良好的线性关系,软管的拉伸刚度随着钢筋直径的增大而增大,随着螺距的增大而减小.研究结果可为海洋原油外输软管的结构设计和实际应用提供参考.

    海洋输油软管有限元模拟拉伸刚度帘线增强层螺旋钢筋

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    基于悬臂梁模型的管道矫直理论及有限元分析

    许卫平徐爱进王创祎徐佳璐...
    145-155页
    查看更多>>摘要：海底管道的卷管铺设过程涉及多次正向和反向弯曲,并会产生较大的塑性变形.在铺设入水前,管道必须进行矫直处理,因此如何准确预测矫直过程中管道的力学响应以及如何对矫直器进行合理的设置具有重要意义.针对中国首艘卷管式铺管船"深达号"的矫直装置设计与典型工况,建立了一种基于悬臂梁的力学理论模型.该模型综合考虑了铺设过程中退卷和矫直的加载历程、管道材料的弹塑性特性以及校准器和上、下矫直器的相对位置关系.模型能实现对反弯半径及矫直器姿态等关键参数的计算.建立有限元分析模型,对理论模型进行验证并对管道矫直过程进行数值分析.结果表明理论模型可以准确预测管道矫直所需反弯半径、矫直器侧向行程以及倾角等参数.在管道矫直过程中,上矫直器处的作用载荷远大于下矫直器处.所提出的矫直理论模型可适用于不同尺寸管道的矫直分析,矫直后残余曲率满足DNV规范要求,预期可为"深达号"的实际矫直工艺设计提供指导.

    卷管铺设管道矫直塑性变形悬臂梁海底管道有限元仿真

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    波浪式拖管法铺设海底管道力学性能研究

    阮伟东聂庆林高小峰
    156-169页
    查看更多>>摘要：海底管道铺设是海洋油气资源开发的重要环节,传统的拖管法不能很好地适应海洋深度和复杂环境的变化.针对Acergy公司在Girassol项目中提出的一种波浪式拖管方法,对其应用于2.0 km长海底管道铺设进行分析.首先,结合深水海洋环境特征,采用集中质量法建立管道拖航数值模型,并介绍管道、拖缆和浮筒力学计算及水动力荷载计算方法;其次,基于非线性有限元OrcaFlex软件对拖管过程建模,以模拟实际项目拖管过程;然后,通过对比相同条件下的单波式和双波式两种拖管方式,探讨管道和拖缆的动态力学性能变化;最后,针对不同浮重比、拖航速度、拖缆长度和悬垂角、海流流速和流向角等因素展开敏感性分析.结果表明:波浪式拖管法可以有效地降低施工时对拖缆的张力需求,但也会因此增加管道局部弯矩和应力响应;相对于单波式拖管,双波式拖管在缓解由于拖航速度等变化而产生的管道局部损伤效应上更有优势,并能较好地适应不同水深环境;复杂的海流工况对拖航时管道的力学性能影响十分显著,施工前应选择合适的铺设窗口期以防止管道产生损伤.

    海底管道波浪式拖管法管道铺设集中质量法拖航参数海洋油气开采

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    波流联合作用下海底管道侧向运动数值分析

    夏日长崔少敏李立业王林...
    170-178页
    查看更多>>摘要：研究旨在提出波流联合作用下海底管道侧向运动数值模拟分析方法.通过建立三维离散刚体模拟海床,梁单元模拟海底管道,设置了两个载荷步模拟管道与土壤接触的过程,解决了实体模型不易收敛的问题.分析了不同管—土法向行为接触刚度、不同管—土切向行为摩擦系数、不同波流参数以及不同单位长度管道水下质量对海底管道侧向运动的影响.研究表明:海底管道的最大等效应力、最大侧向位移、最大接触压力以及最大横向摩擦剪应力对于管—土法向行为接触刚度的变化并不敏感;管道的最大侧向位移随着管—土切向行为摩擦系数增大而减小,呈现出线性变化的关系;当波高一定时,管道的最大侧向位移随着流速的增加而增大,并且波高越小,最大侧向位移随流速增加的速度明显越大;管道最大侧向位移随着单位长度管道水下质量的增加而减小,并且呈现出线性变化的关系.

    海底管道波流联合作用海上油气管—土相互作用侧向位移

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    航道区碎石层对霍尔锚落锚条件下海底管道防护效果研究

    王懿黄俊李丽伟邓卓远...
    179-189页
    查看更多>>摘要：航道中船舶抛锚作业使海底管道可能受意外撞击,造成管道局部损伤甚至失效,进而对油气生产安全和生态环境等造成重大危害.采用碎石层防护是航道区等海域海底管道最常用的防护手段.首先基于大比尺落锚模型试验,观测了霍尔锚下落贯入碎石的3个阶段及其贯入过程中管道的应力应变状态.通过建立光滑粒子流体动力学法(SPH)和有限元法(FEM)耦合的数值模型,针对实际不同吨位通航船舶常用的霍尔锚,研究了其贯入碎石层深度及埋设管道受力和凹陷变形规律.最后分析了不同锚质量、碎石层形状和厚度等因素下埋设管道的响应规律.结果表明:采用暗埋式碎石防护层有利于撞击能量吸收,能更好地防护海底管道受损;且采用3 m以上碎石防护层能有效保护海底管道抵抗各类实际常见霍尔锚的撞击损伤.

    海底管道霍尔锚落锚撞击碎石防护光滑粒子流体动力学法

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    海上浮式光伏结构及其水动力问题研究展望

    耿宝磊唐旭金瑞佳
    190-208页
    查看更多>>摘要：淡水水体的浮式光伏发电技术弥补了传统陆基光伏的部分缺陷,在近十年的时间里得到快速发展,与此同时,将浮式光伏技术应用于海洋环境成为了各国学者面临的重要命题.海上环境不同于陆地,在同等光照条件下,海面开阔,日照时间长、辐射量高等优势使得海上光伏项目的光照利用效率更高,发电量可以得到显著提升,但是如何保证海上光伏在极端自然环境下的生存是该项目未来能否实施的最大挑战.首先概述了浮式光伏系统的发展历程,分析了各类浮式结构的形式、特点及其对海洋环境的适用性;然后针对不同结构形式和不同锚泊形式的海上浮式光伏结构,重点围绕其在遭受波浪和风荷载情况下可能遇到的水动力问题和结构强度问题,从设计可行性的角度分析了国内外学者针对相关结构的一些研究成果;最后提出海上浮式光伏系统未来可能的发展方向.

    海上浮式光伏水动力波浪荷载风荷载结构响应

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