滆湖北部人工地形重塑下风浪场变化研究

风浪是影响浅水湖泊物理生境环境重要的水动力要素之一。基于滆湖实测风浪数据,建立了滆湖风浪模型,验证结果表明模型可以较好模拟滆湖风浪随风场变化情况。在此基础上开展滆湖北部水域在人工地形重塑工程实施后的风浪变化情况分析。结果表明,不同季节盛行风下,风浪强度和湖底扰动强度均有一定程度的衰减,这有利于水体透明度和水底光照条件的改善。风浪强度的衰减使得具有有利于水生植物生长与发育风浪条件的水域面积显著扩增。人工地形重塑的实施,有利于滆湖北部水域水生植被物理生境环境改善,从而为滆湖北部水域水生植被的修复提供较好的环境支撑,也为其他浅水湖泊地形重塑工程的实施提供借鉴。

基于微阵列波能装置的半潜式风浪联合系统运动与获能研究

为实现海上风浪资源的高效利用,以Windfloat型风力机平台为基础,结合摇臂式波能装置,建立联合获能系统数值模型,并分析了波周期、PTO(powertake-off)阻尼、浮子直径及摇臂长度等关键参数对联合系统运动与获能的影响。研究发现,随波周期的增大,平台运动幅度整体呈增大趋势,装置获能先增大后减小;随PTO阻尼的增大,平台纵荡、纵摇运动幅度逐渐减小,垂荡运动幅度及装置获能先增大后减小;随浮子直径、摇臂长度的增大,平台纵荡运动幅度逐渐减小、垂荡、纵摇运动幅度逐渐增大,装置获能随浮子直径的增大而增大,随摇臂长度的增大先增大后减小。

风浪流耦合作用下锚泊式海上试验平台的水动力特性试验

为了研究国家海洋试验场的“国海试1”平台与锚泊优化方案是否满足设计要求,采用物理模型试验方法,制作1∶30试验平台模型,在国家海洋技术中心海洋动力环境实验室开展百余组不同波高、波周期、波向的不规则波、定常风和等效均匀流联合作用下,两点式躺地链系泊状态下的模型运动响应研究。对比分析试验结果与对应试验平台的设计指标,结果表明:同样海况下,风浪与潮流同向时,试验平台的运动响应更剧烈;流速1.14 m/s、4级海况时,试验平台最大横摇角为10.41°,“国海试1”平台无法开展正常的吊装工作;流速1.14m/s、6级海况时,试验平台最大横摇角为15.07°,“国海试1”平台搭载的试验测试设备无法正常工作;流速1.14 m/s、8级海况时,试验平台最大横摇角为20.21°,平台存在安全隐患,应采取避险措施;“国海试1”满足抗7级风浪的设计要求。该研究成果验证了改进后的国家海洋综合试验场“国海试1”平台满足抗7级海况的设计要求。因此,建议“国海试1”平台在6级海况下应停止试验作业,8级海况下应采取必要的避险措施。该研究为同类新型海洋平台水动力研究提供了参考。

风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能的数值模拟

通过数值模拟方法,研究风浪联合作用下深水半潜平台的耐波性能。该方法通过建立风速与波浪相干函数模型,利用该模型获得当前深水半潜平台不同工况下风速与海浪的关系,再计算风浪联合作用下深水半潜平台的海浪作用力和风作用力,以2个数值为基础,构建深水半潜平台耐波性能数值模拟模型,在不同情况下模拟风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能。实验结果表明:该方法可在不同波浪周期时,模拟风浪联合作用下深水半潜平台的横荡和垂荡数值,在波浪周期较小时,垂荡与横荡数值也较小,深水半潜平台的耐波能力较强;风浪角越大,在波浪周期相同时深水半潜平台的垂向弯矩数值越大,其耐波能力则较小。

高海况下客滚船风浪阻力和功率航速预报

高海况下风浪阻力对客滚船航速预报的准确性有很大影响。对此,以某型客滚船为例,分别采用二维方法和三维方法预报船舶升沉和纵摇运动,采用全浪向波浪增阻预报方法SNNM计算波浪增阻,在此基础上开展高海况下的功率航速预报,并与模型试验结果进行对比分析。研究表明:当航速较低时,采用二维方法与三维方法预报的升沉运动结果的精度接近,随着速度的增加,二者的差异变大;当航速较高时,采用三维方法预报的纵摇结果比试验结果大,采用二维方法预报的纵摇结果比试验结果小;长波范围内采用SNNM方法预报的波浪增阻偏小,当谱峰周期为7 s和9 s时,采用SNNM方法近似预报的功率与试验值较为接近,但当谱峰周期变大时,近似预报结果偏小;整体来看,采用SNNM方法得到的航速预报值比试验值大。

基于风浪联合概率模型的海洋平台结构系统可靠度分析

基于多变量极值理论的联合概率模型,根据BZ28-1油田一年多的风浪同步观测资料统计得到风浪联合概率分布及其参数,讨论了海洋平台结构系统可靠度分析的等效荷载方法,在此基础上分析了JZ20-2MUQ平台结构的系统可靠度,并与不考虑风浪相关性影响的JZ20-2MUQ平台结构的系统可靠度比较,得到了风浪相关性对系统可靠度的影响情况。

极端风浪下海上机场VLFS连接器载荷响应分析

为了研究浪向角、入射波频率和连接器刚度耦合变化对连接器载荷的影响,以刚模块柔性连接器(rigid module and flexible connector,简称RMFC)模型计算理论为基础,建立8模块海上机场超大浮体水动力模型进行数值模拟水槽实验,分别对连接器在规则波和不规则波下的载荷响应进行频域计算。选取6个连接器刚度条件,研究不同连接器刚度下连接器的载荷响应,在不同海况和连接器刚度条件下考虑0°,30°,45°,60°及90°浪向角的作用,连接器载荷响应幅值主要从纵向、横向及垂向3个方向进行比对。结果表明,同一方向上的载荷在浪向角45°和60°较为敏感,极端风浪耦合环境下,垂向载荷明显比其他两个方向载荷值大,连接器载荷值随刚度值增大而增大,在K5~K6之间呈大幅递增趋势。

基于BWM-DS证据理论的大风浪环境下渔船航行安全评估

为预判渔船在大风浪环境下航行时的安全状况,从人、船、环境和管理等4方面进行分析,结合因果分析图法建立渔船在大风浪环境下航行的安全评估指标体系。运用最优最劣法(BWM)确定各指标的权重,采用D-S证据理论的合成标准融合各评价指标的权重,通过基本信任函数赋值的方法得到基本可信度值,确定其风险,得到基于BWM-DS证据理论的渔船安全评估新模型。运用该模型对渔船“粤阳江渔07128”在大风浪环境下翻沉的事故进行评估,验证该模型的有效性。评估结果表明,采用该模型评估所得结果与事故实际情况和专家主观评估结果相符,证明该模型能有效评价渔船在大风浪环境下的安全航行状况。

风浪流单独及耦合作用下15 MW级浮式基础动力特性研究

了解风浪流等环境荷载效应对浮式基础设计及优化至关重要,为此,以15 MW级漂浮式基础为研究对象,系统性定量分析风浪流环境荷载单独及耦合作用下对浮式基础运动及系泊系统受力的影响。首先,以INOWINDMOOR 12 MW和TaiDa 15 MW浮式基础为原型设计新的15 MW级浮式基础,并在ANSYS-AQWA建立水动力分析模型,风力荷载及海流荷载通过风力系数、流力系数添加;其次,针对风浪流等环境荷载单独及耦合作用下浮式基础运动和系泊受力等特征开展分析。结果表明:浮式基础运动及系泊受力主要受风力和流力的影响,波浪会加剧浮式基础运动及系泊受力的往复性,并加大运动幅度及系泊受力;流荷载对浮式基础运动及系泊受力影响较大,特别是风、浪与流耦合作用时会导致系泊受力明显增加,实际工程设计时,流荷载应给与重点关注。

新型复式抗风浪养殖网箱的设计及其在海洋环境下的受力计算

深海抗风浪网箱养殖区别于传统近海网箱、围栏等养殖方式,适合发展高经济价值的鱼类养殖,现已成为沿海渔民转产转业的重要方向。为缓解近岸养殖压力、拓宽深海水域养殖,基于中国海域养殖条件,设计了一种可以应对恶劣海况条件的新型复式抗风浪深海养殖网箱。该网箱放弃了传统的浮架和浮圈结构,采用双浮筒可调节结构,以适应不同海域海浪状况,减少因刚性连接而发生的中拱和中垂现象;此外,浮筒与立体浮框连接而成的垂荡体可以提供较大的垂荡以及纵向摇摆阻尼,控制网箱的运动幅度。同时采用莫里森公式和伯努利方程对网箱承受的风、浪、流等环境载荷进行受力计算,并与传统高密度聚乙烯(High density polyethylene,HDPE)网箱进行对比,结果显示新型复式抗风浪网箱比传统HDPE网箱更能承受海洋中的环境负载。研究结果为后续研究和发展大型抗风浪网箱养殖提供了设计参考。

泉州市大型抗风浪深水网箱养殖规划

2003年3、4月对泉州市沿海海区进行水深、底质、海流等项目的观测,并根据2000～2001年全省各主要养殖港湾海洋物理、化学和生物等多学科的综合调查资料及其它相关历史资料,结合目前国内大型深水抗风浪网箱生产厂家的技术指标,初步确定了泉州市几个适合大型抗风浪深水网箱养殖的海域,并根据各海域的环境综合指标,建议近期将深沪湾试验基地的网箱移至围头湾,同时进行小规模养殖生产.通过试验生产,努力研究开发,不断总结经验,逐步提高大型深水抗风浪网箱的抗风浪能力及对各种不同海域条件的适应能力.

风浪联合作用下OOstar平台低频运动响应分析

基于FAST建立OOstar平台的时域模型,研究风浪联合作用下平台的运动响应,采用统计学方法分析平台的不规则运动规律,利用傅里叶变换对平台运动进行频谱分析,重点关注波浪载荷差频分量及风载荷对平台低频慢漂运动的影响。结果表明:在不同海况下差频分量与风载荷均会使平台运动振幅增加,并使大振幅对应运动周期的离散性增强,而对小振幅对应运动周期的影响较小;差频分量对振幅及运动周期的影响随着海况的恶劣而增强,风载荷则相反。频谱分析表明,差频分量在不同海况下对平台自振频率处运动的激励影响均较大,风载荷则在四级海况下对平台自振频率处运动的激励影响较大,在八级海况下对平台自振频率处的激励影响较小。

风浪流耦合场下EIMD-斜拉桥的半主动控制方法

为了减少斜拉桥过大的振动响应,本文根据新型电磁惯性质量阻尼器的优点,以双塔双索面钢箱梁斜拉桥模型为算例,提出基于新型电磁惯性质量阻尼器斜拉桥半主动控制方法,并对其进行仿真分析,以主梁跨中节点的动力响应特性为控制目标,验证了文中方法的有效性。研究结果表明:相较于线性二次型调节器的主动控制方法,文中的半主动控制方法的斜拉桥位移控振率为77.3%,加速度控振率为64.3%,控制系统的外部能量需求有所降低,阻尼系数控制在由新型电磁惯性质量阻尼器提供的合理范围内,能实现更优的控制效果。文中方法可为斜拉桥在复杂环境下的系统控制提供理论参考。

风浪作用下海上风电结构动力响应数值仿真

为了能够更好利用海洋资源,提高发电效率,提出了风浪作用下海上风电结构动力响应数值仿真方法。建立波动力平衡方程获取海波谱,计算出风场平均波高与周期。利用离散频谱逼近目标随机过程,用互功率频谱密度矩阵求拟脉动风场的风速时程曲线,将平均风速和谐波叠加风速相加,得到单位高度风荷载。按照拟层流风波产生机理,构建波浪谱模型,采用莫里森公式计算结构波浪荷载,考虑风浪间的相关性,将波浪参数代入风浪谱,得到风电结构响应数值。通过仿真得出在不考虑波面高度变动的情况下,波面力在波峰处被低估,在波谷处被高估,波面高度的变化会对风电结构动态响应产生一定影响,得出结果可以为保障电能效益提供参考。

风浪联合作用下船舶耐波性能的数值模拟分析

本文主要研究风浪联合作用下船舶耐波性能数值模拟分析,主要目的是通过研究优化船舶耐波性数值分析方法,为船舶安全运行模拟打好基础。在研究过程中提出以UDF造波技术和二阶Stokes波浪理论仿真海洋风浪,从而获取船舶数据,再利用船舶有限元模型实现船舶耐波性模拟。另外,为验证本方法的应用效果,分析不同波高下的耐波数值模拟精度,本文进行了试验,通过数据对比发现,风浪联合作用下的耐波形数值模拟精度更高,这充分证明了该方法值得推广应用。

福建三都澳海域深水抗风浪网箱养殖发展现状及对策建议

深水抗风浪网箱养殖具有安全优质、高产高效、生态环保、拓展养殖生产空间等特点,发展前景广阔。本文简述福建省三都澳海域深水抗风浪网箱养殖现状,剖析了产业发展中存在的问题,提出了相关对策建议,以期为相关地区发展深水抗风浪网箱养殖提供参考。

风浪与冲击载荷作用下海上火箭发射船运动响应研究

海上火箭发射船在海洋环境载荷与发射冲击载荷作用下将发生复杂的非线性运动响应,对火箭发射的安全性有着至关重要的影响。本文基于三维势流理论研究不同海况风浪与冲击载荷作用下某海上火箭发射船的运动响应特性,并分析船舶有无动力定位系统、发射点火时间的选择等因素对发射船运动特性的影响。结果表明:发射冲击载荷对船舶的纵摇运动影响较大,尤其是在风浪方向和船舶方向平行时,纵摇角较大;动力定位系统的存在会增加发射船的横摇角度;发射点火时间选择在发射船纵摇运动即将达到极值并折返的时刻,可减小发射船纵摇运动对火箭起飞姿态的影响。

风浪联合作用下海上风电结构动力响应与MTMD减振控制

针对海上单桩风机支撑结构在风浪荷载作用下的动力响应与减振设计开展研究。首先,建立某6.45 MW海上风电机组单桩集中质量-梁杆模型,利用Kaimal谱计算风荷载、Jonswap谱模拟波浪荷载,分析单桩风机结构的动力振动特性。随后,基于多重调谐质量阻尼器(Muti-Tuned Mass Damper,MTMD),设计1阶、2阶TMD,以结构振动响应为目标,研究该减振方案的适用性。研究表明,支撑结构的加速度、位移响应受塔架基频影响较大,且加速度受2阶基频主控,位移受1阶基频主控。当外荷载较大时,MTMD的减振效果会有所提高。MTMD体系的减振效果明显,各响应的减小率达到50%,且塔架的1阶、2阶频谱主峰值明显降低。

考虑横向风浪干扰的舰船航向稳定性自动控制算法

考虑横向风浪干扰下,舰船进入横摇运动状态易偏离期望航向轨迹,为此,研究考虑横向风浪干扰的舰船航向稳定性自动控制算法。对舰船舵机、横向风浪干扰建模,基于所掌握的舰船舵机控制参数、干扰强度,将期望航向参数输入航向控制器,在基于改进BP-PID算法的航向稳定性自动控制方案下,由改进BP神经网络整定PID控制器参数,输出满足期望航向条件的舵角、舵速调节比例系数、微分系数以及积分系数,调节航向,实现航向稳定性自动控制。实验中,横向风浪干扰下,使用此算法控制舰船航向后,舰船航行时首摇角、横摇角、鳍角均方差明显变小,说明该算法可控制舰船按照期望航向稳定航行。

“两次”生命 “税”月无悔 吕永刚:在风浪中矗立

一个浪,一个浪无休止地扑过来每一个浪都在它脚下被打成碎沫,散开……——艾青《礁石》在东北地区唯一的海岛县——大连市长海县广袤的海域,礁石随处可见。它们矗立于蓝天下、碧海中,任岁月的风霜销蚀着容颜,任咆哮的风浪侵袭着肌体。