基于AQWA的圆筒型浮式防波堤波浪运动响应分析

利用水动力分析软件AQWA,基于三维势流理论,采用数值分析法对圆筒型浮式防波堤进行了水动力研究;计算得到了不同浪向下的防波堤幅值响应算子、不同水深下的附加质量、防波堤运动响应和缆索张力。研究结果表明:本浮式防波堤横荡、纵荡与垂荡运动主要由低频运动引起;由于系泊缆多为艏缆和艉缆,因而浮体纵荡运动时域幅值较小,相较横荡与垂荡的运动幅值小一个数量级。

基于ANSYS-AQWA的垫挡船码头靠泊特性分析

船舶逐步向标准化、大型化的方向发展,有效减少或避免大型船舶对码头碰撞是工程领域亟待解决的问题。采用ANASYS-AQWA仿真软件,基于三维势流理论与时域分析方法,结合山区河流水流湍急、流量变幅大的特点,采用数值分析的方法,研究了船舶在不同系泊方式下的系泊运动响应特性。研究结果表明:0°和180°的浪向角对纵荡幅值响应算子的影响最明显;90°的浪向角对横荡、垂荡和横摇响应较大,对纵荡、纵摇和艏摇影响较小;2-7-2系泊方式对于船舶的横向运动限制更好;4-4-4系泊对于船舶的纵向运动限制更好。

三峡库区浅水域船舶应急系泊系统设计及水动力特性研究

内河船舶标准化、大型化、专业化进程不断加快,三峡库区船舶在风、浪、流环境中航行时,往往会出现较剧烈的摇荡运动、降速、航向不稳定及操纵困难等问题。因此,三峡库区浅水域船舶应急系泊系统设计的可靠性成为船舶工程领域亟待解决的问题。以三峡库区典型船舶为研究对象,基于三维势流理论,运用ANASYS-AQWA,建立船舶应急系泊系统的数值模型,优化设计不同缆绳布置方案,对比分析不同系泊方案下船舶运动响应幅值及缆绳张力。研究表明:4-2-2系泊系统缆绳布置方案与4-4系泊系统缆绳布置方案相比而言,在均衡系泊缆张力方面更具有合理性、优越性。研究方法可为三峡库区浅水域船舶应急系泊系统方案的设计提供科学可靠的理论依据。

多浮体式系泊系统设计及水动力性能分析

为创造更有利于平台钻井作业的外部环境,本文提出一种新型多浮体系泊系统。在1 500 m水深,风、浪、流同向作用下,对平台-连接体-锚链-张力筋腱组成的多浮体结构进行完全时域耦合分析,并将新型多浮体系泊系统和传统张紧式系泊系统计算结果进行对比分析,结论充分体现新型系泊系统设计的合理性、优越性。

弯曲河道滑坡涌浪传播特性的试验研究

高陡岸坡的地质环境复杂,规模差异大,库水位变动、水体侵蚀及水休长期侵润,都容易使岸坡发生大变形,稳怎性降低,进而发生垮塌,滑坡体高速冲入库区,会对水工结构、过往船只及陆地建筑造成一定范围的影响,甚至翻越坝体,造成坝体溃决。以单因子物理模型正交试验为手段,自主研发设计了超声波浪采集器,分析了滑坡初始涌浪待征,考察滑坡涌浪与岸坡的非线性作用,研究其传播及发展规律,研究表明:滑坡涌浪的波峰及波谷较陡,波轴线上下不对称,滑坡体宽度越大,滑坡体下滑过程中与水体的能呈交换越允分,滑坡体下滑的能呈损失越小,滑坡涌浪的高度越大,滑坡体呼度越大,滑坡体体积越大,滑坡体下滑的能量越大,滑坡涌浪的高度越大。该研究成果可为水利工程建设、防洪规划提供一定指导意见。

船舶码头系泊的耦合动力响应分析

以码头系泊船舶为研究对象,利用水动力软件AQWA,分析不同浪向角对其运动响应幅值算子和一阶波激力的影响,并在时域耦合分析的过程中,对系泊系统进行优化,从船舶运动响应和系泊缆张力2个方面,对沿型深方向优化和尾横缆优化的结果进行分析。计算结果表明,不同的优化方案对船舶的运动响应和系泊缆张力的影响不同。

固定式海洋平台极限强度试验研究

根据墨西哥湾某海域一典型固定式海洋平台为原型,按照几何相似准则和刚度相似准则设计并制作海洋平台试验模型,开展极限强度模型试验研究,观察并记录其破坏过程。并采用非线性有限元方法(ANSYS)对试验模型进行极限强度数值计算,将计算结果与试验结果对比,结果表明计算结果与试验结果吻合较好,验证非线性有限元方法的有效性。

散货船船体货舱段强度的有限元计算分析

为保证船体结构在运营过程中不发生过大的形变,产生不必要的经济损失,通过Patran有限元软件对船舶货舱段的强度进行计算分析,建立了船舶货舱段有限元模型;通过选择合理的约束形式,确定计算工况,施加相应荷载,获得有关船舶货舱段强度的相关数据,寻找船舶货舱段局部强度的特点,通过计算结果指导船体的结构设计和优化。

三峡库区滑坡沿程涌浪传播特性模型试验研究

为了研究三峡库区岩体滑坡沿程涌浪的传播特性,开展了大缩尺比的水库模型试验。将水库模型分为滑坡断面、直道、弯道及过弯直道等4个区域,共布置了25个测点;对比分析了各测点水位值h的变化规律,探讨了岩体滑坡沿程涌浪的最大波高H max、平均波高H av的传播和衰减规律。结果表明:滑坡断面、直道和过弯直道3个区域涌浪的最大波高、衰减程度随着传播距离的增加而减小;滑坡断面区域涌浪波高最大且衰减最快,其他3个区域涌浪波高值相近,波高衰减情况相似。

滑坡涌浪水域船舶通航安全试验研究

山体滑坡是指部分不稳定的岩土由于重力的作用沿山体边坡下滑并在一定的软弱结构面上剪切位移的现象。在水库、河流、港口或者海岸等具有一定水深的区域发生山体滑坡,将会产生巨大的水波沿岸传播,冲击涌浪会对船舶的安全构成一定的威胁,而落入水中的土石还会堵塞河道、恶化航道水流条件。本文通过河道模型试验,对滑坡涌浪作用下船舶通航安全的问题进行深入研究。试验研究得到滑坡涌浪在直道和弯道处的衰减规律,船舶横摇运动幅值与山体滑坡位置、滑坡量大小、船舶与滑坡点距离等因素有关,结合试验数据,为船舶航行安全提供一定的理论依据。

海上风力发电平台概念设计及系泊系统特性研究

为实现海上风力发电平台工作状态的准确预报,本文采用有限元软件建立浮式风力发电平台三维模型,完全时域耦合分析在不规则波作用下,浮式风力发电平台动力响应特性。通过时域结果对比分析可知,在风浪流同向作用下,浮式风力发电平台的运动响应幅值及系泊缆索顶端张力最大。通过运动响应时间历程曲线可知,横荡运动和横摇运动表现为低频特性,垂荡运动表现为波频特性,以上研究成果可为浮式风力发电机的优化设计提供一定的指导,并可为将来的相关试验提供一定参考。

船舶在滑坡涌浪水域中非线性运动特性的试验研究

以库区滑坡资料分析为前提,采用物理模型综合影响因素的正交试验,定性和定量地对山区河道型水库岩体滑坡涌浪的传播特性进行研究,并以滑坡涌浪水域定速航行船舶为对象,研究该水域航行船舶复杂的非线性运动特性,探讨船舶的倾覆及沉没条件.研究表明:滑坡体的宽厚比越大,产生滑坡涌浪首浪高度越大,波能量越大,对船舶的横摇及纵摇的影响越显著.在实际工程中,应该做好滑坡体的排水处理,分段治理和分级削坡,调整船舶在滑坡涌浪水域的航行状态.研究结果可为防灾减灾工作提供科学依据,为船舶在滑坡涌浪水域安全航行提供一定的理论基础及技术保障.

库区滑坡涌浪水域船舶系泊系统动力特性试验研究

为提高海事部门在滑坡涌浪灾害下的应急应变能力,减少伤亡和损失,研究库区滑坡涌浪作用下船舶系泊系统的动力特性分析,具有极高的社会经济效益。以三峡库区岩体滑坡为研究对象,结合试验条件,模型比尺为1∶70,考虑弯曲河道涌浪的传播形态,以系泊位置、锚链布置等为变量,开展库区滑坡涌浪的物理模型试验,分析船舶系泊系统的动力特性。研究表明,滑坡涌浪对船艏锚链的作用大于对船艉锚链的作用,采用多点系泊方式可以降低锚链设计时的强度要求,船舶在远离滑坡点时所受到的影响越小,同时,锚链拉力的大小变化趋势和滑坡涌浪衰减的变化趋势一致,研究成果可以为三峡库区船舶通航安全提供新的理论依据。

多工况联合作用下大型集装箱船码头系泊试验研究

高速发展的经济形势对水路运输的要求越来越高,船舶在码头舾装作业的时间变长,经常受到大风浪,甚至台风的袭击,保持船舶和码头的安全,是本领域关心的重点问题之一。本文针对大型集装箱码头停靠问题,详述码头试验过程,以波浪的周期及波幅为变量,优化系泊系统布置方案,进行多工况联合作用大型集装箱船码头系泊相关试验研究,探究停靠船舶的运动特性、系泊缆顶端张力变化规律,为大型船舶系泊系统的设计提供参考。

船舶与海洋平台碰撞的动力响应研究

海洋平台在复杂的海域工作时,除了受环境载荷影响,也可能受到过往船只碰撞的影响。本文分析了船舶与海洋平台碰撞的外部动力学问题,得到完整的碰撞力时程曲线。在1 000 m水深,风、浪、流联合作用下,分别对有无碰撞力影响的平台进行完全时域耦合分析,并将碰撞前后的运动响应以及系泊缆顶端张力的计算结果进行对比,得到碰撞力的变化趋势、碰撞后平台运动响应特性和系泊缆顶端张力变化情况,为今后海洋平台的设计、系泊、防撞等方面提供一定的理论支持。

立管碰撞损伤状态下极限强度分析方法研究

以船与立管碰撞为研究对象,采用非线性有限元法对立管受船舶碰撞作用下的结构损伤进行分析。在此基础上考虑立管结构凹坑损伤状态,建立极限强度分析方法,并对立管有无损伤等情况进行对比分析。计算分析表明,凹坑损伤会降低立管的极限强度;减小立管壁厚会降低立管的极限强度,且壁厚对凹坑损伤立管极限张力的影响明显小于极限弯矩;顶张力在一定范围内,也可以减小凹坑损伤对立管极限强度的影响。

基于AQWA的大型游船码头系泊水动力性能分析

随着世界经济的不断发展,航行船舶增加,大型船舶码头系泊的安全性越来越受到人们关注。本文基于三维势流理论,运用ANSYS软件AQWA模块,对码头系泊时大型游船进行频域分析和时域分析,得到一系列参数和运动规律。研究结果和研究方法可为同类船舶码头系泊提供参考。

基于Ls-dyna的船舶与码头碰撞动力特性仿真分析

运用非线性显式有限元的方法,分析船-码头碰撞的全过程,探讨碰撞部位对船舶动力特性的影响规律,揭示船-码头碰撞过程中船体构件的受损情况,预报碰撞力及变性能的时程变化规律。研究表明:船舶与码头发生首碰、尾碰时,船舶主要受力构件、受力特点明显不同,主要受力构件的应力分布特点是分布面积小,维持时间长,应力数值大;次要受力构件的应力分布特点是分布面积大,维持时间较短,应力数值小性。船舶与码头碰撞过程中伴有船舶的凹陷及船体外板的运动,在实际工程中应当给予足够的重视。

多浮体防波堤水动力性能分析

为给船舶或海洋结构物作业提供更好的海洋环境,本文以一种多浮体方箱型浮式防波堤为例,采用有限元建模,数值分析的方法,分析其在频域内的附加质量的变化特性。在同一工况下,对比分析在单浮体状态和多浮体状态下的附加质量,为多浮体防波堤的进一步研究提供一定的参考。

码头类型对大型船舶运动响应特性的影响研究

基于三维势流理论,研究了船舶纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇和艏摇等六自由度幅值响应算子受船舶与码头间距(5~500m)、码头类型(方形码头及圆筒形码头)的影响规律;分析了完全时域耦合系泊状态下,船舶纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇和艏摇等六自由度运动响应幅值随着时间历程变化规律。结果表明:船舶频域内六自由度的幅值响应算子不受船舶与码头间距的影响;不同的码头形状对船舶的时域运动影响不同,方形码头对船舶的纵摇、艏摇和横荡等三自由度的影响较为剧烈,圆筒形码头对船舶横摇、纵荡和垂荡的影响更为显著。研究结果可为同类船舶停靠码头进行系泊时提供一定的参考和技术指导。