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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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    非线性波浪与柔性水面漂浮式光伏结构作用的数值模拟

    吴勇虎于邦廷梁爽于广欣...
    1-9页
    查看更多>>摘要：大型水面漂浮式光伏系统具有水平面积大、垂向抗弯刚度低的特点,在外海波浪作用下,柔性光伏系统的水弹性运动响应较大.针对漂浮式柔性光伏结构的特点,建立了二阶非线性波浪与柔性漂浮式光伏耦合作用的频域数值模型,基于模态展开法实现结构运动与流体作用的解耦.其中,柔性漂浮式光伏结构的水弹性运动响应利用经典欧拉-伯努利梁振动方程模拟,流体域利用二维Rankine源及关于海底的镜像作为格林函数建立边界积分方程,采用高阶边界元方法求解.通过对比验证,建立的耦合模型具有较好的精度.利用该模型计算分析了不同波高和结构抗弯刚度时的结构运动响应,发现非线性波浪力引起的结构运动响应不可忽略.还研究了波浪周期和结构抗弯刚度对结构弹性变形的影响规律:波浪周期越大,结构的弹性变形越由低阶模态占主导,结构运动幅值分布越平缓;结构抗弯刚度越小,结构的弹性变形包含越多高阶模态成分,结构运动幅值分布波动越大.

    非线性波浪高阶边界元方法弹性板模态展开法抗弯刚度漂浮式光伏结构

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    基于CFD与动态系泊模型耦合的漂浮式风机半潜平台运动响应数值模拟研究

    杜兵毅葛文澎吴涛吴迪...
    10-20页
    查看更多>>摘要：目前使用CFD方法计算浮式结构物的运动以及系泊线受力时,主要使用静态系泊模型,而静态系泊模型无法准确计算系泊线的张力.基于STAR-CCM+平台,使用重叠网格技术、DFBI多体运动模型以及VOF法捕捉自由面,通过求解N-S方程,对半潜式漂浮式风机半潜平台进行数值模拟研究.并以数据耦合迭代形式植入动态系泊模型,该模型可以充分考虑系泊缆张力、水动力载荷以及海床接触作用力.计算发现:与静态系泊模型相比,CFD和动态系泊模型耦合方法计算的半潜平台运动响应与之相近,系泊线张力响应相差较大;基于动态系泊模型的计算结果与试验结果更吻合.搭建的耦合方法计算精度高,与试验误差小,为浮式风机及其他浮式结构物的设计提供了一种高效精准的数值模拟方法.

    漂浮式风机OC4计算流体动力学动态系泊模型

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    平台运动对15MW风机气弹性的影响研究

    王魁赵伟文万德成
    21-35页
    查看更多>>摘要：随着人们对风力发电经济性要求的提高,风机叶片逐渐变得更长、更柔软,风电场也在不断向深远海发展.因此有必要研究气弹性耦合情况下平台运动对风机叶片和风机发电功率的影响.基于弹性致动线模型,研究了纵摇、纵荡运动对浮式风机叶片气弹性的影响,分析了气动功率、气动推力和叶片变形.研究发现:由于强迫运动产生了额外的附加速度,15 MW风机气动功率波动可达3个标准差,风机的平均气动功率也因此而减小;叶片弯曲和扭转变形沿叶片展向呈非线性分布,叶尖挥舞变形最大值可达14 m,在设计塔架、叶片预倾角时应当预留出一定的变形空间;由于平台纵摇运动附加在各截面处的速度不同,叶片的变形会呈现出非对称的波动,这会使风力机叶片产生额外的气动载荷波动和结构响应.

    弹性致动线模型气弹性耦合强迫运动漂浮式风机

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    大型海上风机导管架基础大直径钢管桩承载力与疲劳性能分析

    郑荣坤范永春徐璐刘东华...
    36-43页
    查看更多>>摘要：导管架基础钢管桩是支撑上部风机、承受风浪流荷载的关键结构.以某深水区海上风电场大兆瓦风机为例,对不同桩径的导管架基础模型进行动力特性分析,提炼出了频率随桩径变化的发展规律;同时,结合SACS软件分别对主体结构、主体与桩连接段的受力性能进行敏感性分析,综合对比不同桩径导管架基础对嵌岩的影响程度;在此基础上,对桩顶连接段的过渡段开展疲劳性能研究,分别获取不同桩径下过渡段的应力集中系数,系统地评估不同桩径的导管架基础对疲劳损伤的影响;最终,形成一种适用于浅覆盖海域、大兆瓦海上风机的新型大直径避免嵌岩的导管架桩基础.研究结果表明:结构受力对桩径变化的敏感性由强至弱分别为:灌浆连接段强度>桩顶过渡段强度>导管架基础强度>桩顶过渡段疲劳性能>桩长>频率;在满足规范要求的前提下,该场址地区增大1.5 m桩径可减小桩长4 m,大幅降低了桩端打入岩层的概率.

    海上风机导管架基础避免嵌岩承载力疲劳损伤灌浆连接段

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    基于现场试验的海上风电大直径钢管桩p-y曲线特性分析

    马美玲李立辰吴文兵刘浩...
    44-53页
    查看更多>>摘要：作为美国石油协会(API)推荐的规范方法,p-y曲线法在水平受荷桩的计算分析中得到了广泛应用.随着海上单桩基础尺寸的增大,基于柔性长桩得出的API规范p-y曲线的适用性受到了越来越多的质疑.以中国某海上风电场大直径单桩基础水平静载试验为工程背景,分析了试桩的水平受荷变形特性.基于实测数据,对比了4种较为常见的p-y曲线方法的计算效果.结合三维有限元模拟分析了基础尺寸对p-y曲线形式的影响,并探讨了上述p-y曲线的适用工况.结果表明:API法不适用于大直径桩的分析计算;4种方法中,Sullivan法的预测值与实测值最为吻合.同时根据现场试验与有限元分析的结果提出了修正的p-y曲线计算方法.文中研究成果能为相似海域内大直径单桩水平承载变形特性设计提供一定参考.

    海上风电大直径单桩现场试桩p-y曲线

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    上硬下软层状土中锚板抗拔承载特性研究

    舒健毋晓妮唐超陈锦剑...
    54-67页
    查看更多>>摘要：锚板基础是一类在海工系泊系统中广泛应用的锚固基础,其特点是具有较高的承载力和稳定性.锚板的承载能力是基础设计的重要参考因素,而承载能力与土体的性质密切相关.现有关于锚板承载力的研究多集中在单一均质土层中,而对层状土尤其是上硬下软这类层状土体中的承载特性认识不足.基于数值分析,综合考虑层状土的分层性质,对锚板基础在硬黏-软黏层状土体及砂土-软黏土复合土体中的承载特性展开研究,分析锚板埋深、土层抗剪强度比、层厚比及土体性质等关键因素对锚板周围土体破坏模式和承载力的影响.结果表明:在硬黏-软黏土体中,随着抗剪强度比、层厚比的增加,极限承载力均显著增加;在砂土-软黏土体中,极限承载力同样随着层厚比的增加而增加,当下层软黏土中的锚板破坏进入局部破坏后,层厚比对承载力的影响逐渐减弱.研究可以为上硬下软层状土中锚板基础的承载力确定提供计算方法和理论参考.

    锚板基础抗拔承载力层状土埋深比抗剪强度比层厚比

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    面向海上风机登乘机构相对位置估计方法研究

    刘娇刘积昊林志良
    68-77页
    查看更多>>摘要：面向海上风机运维人员登乘场景,为获取准确的船舶与风机平台相对位置姿态关系,提出采用端-端的深度学习网络方法来训练基于风机平台RGB图像的位置估计器.首先,设计搭建能够精准控制位置姿态的图像数据采集装置,用以采集带有圆柱坐标标签的训练、测试和验证图像数据集,其中,训练集图像12 586张,测试集图像3 198张.训练集样本标签的空间为:径向2.1∼18.9 cm,高度1.2∼9.0 cm,角度66°∼114°;采样间隔密度为:径向0.6 cm,高度0.6 cm,角度1.6°.然后,通过学习训练获得基于ResNet50网络的船舶-风机平台相对位置估计器,利用多组数据测试集评估了该位置估计器包括误差分布情况和运动模糊条件下的鲁棒性等性能.根据数据分析,相对位置估计器在径向、高度和角度3个自由度的平均绝对误差分别为0.10、0.07 cm和0.28°,且对轻度运动模糊具备鲁棒性.

    风机登乘机构位置估计深度学习ResNet50单目视觉

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    海洋移动式自安装平台井口支撑方案对比

    王慧磊朱本瑞杨成祥崔希君...
    78-86页
    查看更多>>摘要：针对海洋移动式自安装平台,提出了隔水管外置框架支撑、内置框架支撑和张紧式支撑3种方案.采用有限元分析软件ANSYS,建立了对应的平台整体耦合分析模型,开展了平台结构模态和静力分析,进而对3种支撑方案下平台的整体性能进行了对比研究.结果表明:隔水管外置与内置两种框架支撑方案下平台的自振周期差异微乎其微,张紧式支撑会导致隔水管发生低阶振动;隔水管外置框架支撑方案在三者中综合性能表现最优,可作为海洋移动式自安装平台井口区的设计方案.

    海洋移动式平台自安装平台隔水管支撑方案自振周期平台井口

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    三维圆柱声辐射特性数值模拟研究

    张洋张桂勇王子豪肖启航...
    87-96页
    查看更多>>摘要：了解流噪声产生机理及其特性,对于正确预测以及降低海洋结构物噪声具有重要意义.为了详细分析圆柱绕流的声辐射特性,对三维圆柱绕流噪声进行了数值模拟研究.首先,采用大涡模拟(large eddy simulation,简称LES)方法计算了非定常流场特征,结果与试验数据对比吻合良好;接着,基于流场结果利用FW-H方程以面积分法预测远场噪声,其总声压级与试验误差在5%以内,验证了方法的有效性;随后,对圆柱绕流噪声的辐射特性进行了分析,发现关于圆柱对称的各点总声压级相等,表明圆柱绕流声场具有对称性,与来流方向垂直、平行的各点声压级存在峰值,峰值频率分别对应于圆柱绕流涡脱落频率和涡脱落频率的两倍;最后,在亚临界雷诺数范围内分析了不同雷诺数对圆柱绕流噪声的影响.分析结果将为后续降噪研究提供一定参考.

    三维圆柱大涡模拟声类比流噪声数值模拟

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    基于浸没边界法的壁面凸起对仿生鱼游动影响的研究

    张仲毅户大勇张军焦艳梅...
    97-105页
    查看更多>>摘要：流体流经壁面凸起后在壁面凸起的后方产生周期性脱落的尾涡,尾涡内流场复杂.当尾涡继续流动流经游动中的仿生鱼时,仿生鱼的水动力系数也随之发生剧烈变化.基于多重直接力浸没边界法,结合狄拉克函数,通过求解不可压缩Navier-Stokes(N-S)无量纲方程,对低雷诺数情况下的仿生鱼游动过程进行无量纲化数值模拟研究.为了验证算法和自主开发程序的准确性,对圆柱绕流和NACA0012外形鱼体游动流场进行了验证算例计算,计算结果与文献结果吻合较好,验证了算法和程序的有效性.在此基础上,研究固壁半圆形凸起对仿生鱼游动水动力系数的影响,计算结果表明:当仿生鱼距壁面较近时(d=0.25L),仿生鱼受到远离壁面方向的侧向力和顺时针方向力矩;当仿生鱼距壁面较远时(d=1.25L),仿生鱼受到指向壁面的侧向力和逆时针方向力矩.总体而言,壁面凸起使得仿生鱼更容易在与壁面有一定距离的高度区间内游动,壁面凸起对仿生鱼游动起到了一定减阻作用.

    仿生鱼游动近壁效应浸没边界法数值模拟

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