氢动力船加注过程高压氢气泄漏数值模拟

该文针对氢动力船加注过程中可能发生的高压氢气泄漏问题进行了数值模拟研究。首先,通过与已有实验结果对比,验证了CFD虚喷嘴模型和分层流动模型的有效性。其次,结合氢动力船实际加注场景,着重分析风速、障碍物对高压氢气扩散行为的影响。最后,利用半球扩散模型划分疏散区域,提高氢动力船加注过程的安全性。结果表明:分层流动模型与实验结果拟合性更好;高速的风可阻止氢气上浮,增加氢气泄漏距离,降低氢气浓度;泄漏源下游设置障碍物一定程度上缩短了易燃云在水平方向上的扩散距离。

极限海况下动力定位船舶推力分配推进器饱和协议

极限海况下,船舶动力定位系统的多个推进器达到饱和状态,此时以最小功率消耗为优化目标的传统推力分配策略并不能充分发挥推进系统的能力,影响船舶定位性能。为了提高船舶在极限海况下动力定位推力分配策略的适应性,本文提出一个饱和协议优化推力分配策略,提高应对所需剧烈变化的控制推力的反应速度,并给出更准确的推力分配结果,通过对一艘半潜式海洋平台在极限海况下的时域仿真验证了该优化策略的有效性。

南海海域水合物试采平台优选及装备适应性改造研究

论文对国内外开展的海域水合物勘探、取样和试采等工作及南海的海况特殊性、适用于南海的钻采装备 等进行了调研.针对我国地矿部2017年牵头组织的南海海域水合物试采项目,开展的水合物试采平台优选 及装备的适应性改造研究工作进行了详细阐述,并介绍了优选和适应性改造后的“蓝鲸1 号”平台在南海海域 水合物试采期间的作业情况,可为我国未来的南海海域水合物试采工作以及商业化开采的平台选型和研发工 作提供参考.

基于有限元的自升式平台桩腿快速维修方法研究

自升式平台是进行海上油气资源开发、海上风电场建设等海上工程的重要装备。自升式平台事故一般会造成平台重要承载结构——桩腿的损坏。高效地维修损伤桩腿,使平台尽快恢复作业能力成为业内关注的重点。回顾了近年来自升式平台的穿刺事故情况,简要介绍了自升式平台穿刺事故的成因,探讨了平台事故后的检验、检测手段和常规维修方法。以某自升式平台事故后的维修为例,通过利用有限元软件的分析结果制订了高效、可行的桩腿修复方案,并得以验证。研究结果对今后自升式平台桩腿的维修具有一定的指导意义。

极地冰区海上钻井平台发展趋势研究

本文阐述了北极油气资源开发面临着低温、冰情、低纬、极夜、暴风雪等恶劣环境的一系列挑战,并分析研究了当前全球正在运用或正在研发的极地冰区海上钻井平台,并对这些平台形式进行了对比分析,提出我国参与极地开发及未来关于极地钻采装备等发展方向的一些建议和思路。

J-lay铺管作业力学分析

目前J-lay铺管法作为深水和超深水铺管的最适用方法广泛应用于深海油气开发。考虑J-lay铺管时管道几何非线性特征以及触地区边界效应,将J-lay铺管模型划分三构件进行力学分析:悬浮段、边界层段以及触地段。建立Orca Flex模型和引入Wang改进二构件模型,通过对比上述三种方法计算J-lay相应构型、轴力、弯矩和剪力分布,验证该三构件模型的可行性和考虑边界效应的必要性。基于Lamé公式计算管道横截面处轴向、径向以及环向应力,对比分析J-lay铺设管道应力分布特征。结果表明:该改进三构件模型能真实有效地模拟J-lay铺管过程中管道受力情况,特别是触地点附近弯矩和剪力变化情况,能为管道疲劳损伤分析提供理论基础。

高速旋转弹头侵彻运动金属薄板的数值模拟

提出了一种利用LS-DYNA程序计算弹头翻转角度曲线的方法。在侵彻过程中,弹头的速度为300m/s,转速分别为0、3600和6370r/s;金属薄板的速度分别为0、40和80m/s。其中,弹头直径为7.62mm,圆形金属薄板的直径为80mm,厚度为2mm。材料模型选择了考虑应变、应变率效应和温度效应的Johnson-Cook材料模型。通过数值模拟结果的比较来研究不同弹头转速和金属薄板速度对侵彻过程中弹头最终速度、翻转角度和弹道偏移的影响。

基于BP神经网络的海上发射船耐波性优化研究

为了保证海上火箭发射的安全,应用BP神经网络对火箭发射船加以优化。按照海上发射在设备布局方面要求进行总布置设计,建立火箭-发射船刚性连接端的弯矩模型,以方形系数、船长和船宽为优化变量,通过BP神经网络模型对母型船进行优化设计,优化得到的船型弯矩比母型船减少了19.41%;对部分优异样本点进行再建模和数值仿真,仿真结果表明,BP神经网络模型的误差不到1%,验证了模型的准确性。该研究为海上发射船设计优化提供了一种研究思路,为海上火箭发射是否存在风险提供了一种预知方法。

基于正交试验法的切削参数优化研究

在数控加工中,切削三要素对加工质量的影响很大,在加工前应找到满足零件质量要求的切削三要素的最佳组合。采用正交试验法分析切削三要素对表面粗糙度的影响,该试验是一个3因素3水平单指标的试验,使用方差分析法进行分析。通过试验,得到了三要素对表面粗糙度的影响规律以及满足加工要求的三要素的最优组合。

挪威船级社、劳氏船级社冬化标准对比分析

各船级社针对作业于寒冷海域的船舶及海工装备均制定了详细的冬化入级标准。本文以挪威船级社(DNV GL)及劳氏船级社(LR)为例,分析两大船级社对冰区船舶及海工装备的冬化要求等级的划分方法,阐述了挪威船级社冬化规范(DNVGL-OS-A201 Winterization for cold climate operations 2019)及英国劳氏船级社冬化规范(Rules for Winterization of Ships 2021)中的不同等级的设计要求,并对各等级的适用范围及两大船级社冬化规范中的相似与不同处做出了对比研究,其评估结果有助于根据不同情况选择适当的规范等级,在实际的船舶及海工装备设计建造过程中,有针对性地加强冬化设计。

波流-碎冰耦合作用下平台动力定位辅助系泊模型试验研究

为评估某极区半潜平台的作业安全,开展波流-碎冰耦合作用下冰区半潜平台动力定位辅助系泊的模型试验,对比分析风浪流-碎冰载荷联合作用下平台动力定位系统在有、无加速度反馈工况下的运动及系泊响应,验证加速度反馈策略的有效性。提出切换定位点消冰策略消除半潜式平台立柱前浮冰积聚的现象,对比开启消除浮冰功能前,平台系泊系统张力大幅降低,进一步提高了平台的作业安全。

海上火箭回收过程中船舶耦合运动响应分析

为分析海上火箭回收过程中,船舶在火箭冲击载荷、锚泊力及波浪力耦合作用下的运动响应问题,基于有限体积法在时域计算火箭回落过程中甲板受到燃气射流冲击载荷的时历曲线。之后使用耦合算法将冲击载荷模型与船舶运动相结合,实现回收船舶动力耦合分析计算模型的建立,并在此基础上重点探讨沿船长及船宽分布的不同落点对船舶横摇、纵摇及垂荡运动的影响。得出火箭落点偏心距离的增加会增大船舶运动幅值的结论。部分结果可为海上火箭回收姿态调控提供参考数据。

基于模糊层次分析的海上发射船性能优化

针对海上发射船性能优化体系的不健全,建立火箭竖起时的弯矩模型,以方形系数、船长和船宽为优化变量,设计了基于模糊层次分析的海上发射船性能优化模型。首先,从影响发射船性能的因素出发,提出以火箭承受弯矩、发射船稳性、阻力和造价为评价指标,通过判定矩阵确定各性能指标的权重,并对各个指标单独进行分析计算。最后,计算母型船和96个样本点的综合评分。优化后的船型相比母型船,弯矩评分提高了19.87%,稳性评分提高了2.99%,阻力评分提高了23.19%,造价评分降低了8.35%。本文研究对海上发射船性能优化有指导作用。

初中数学有效课堂教学策略的实施

初中数学有效教学课堂的开展在现如今的教育发展过程中是极为必要的,初中数学有效课堂教学策略包括很多的方面,其中就有教学目标的有效性设立,教学实施方式的策略研究,教学管理方面的策略研究.从这些具体的方面入手,提升初中数学课堂教学的有效性,更加深入地去分析初中数学有效课堂教学策略的实施.

半潜式海洋平台抗冰性能分析

全球范围内,北极海底油气资源十分丰富。随着钻探技术的进步,加上易开采油气资源变少,北极地区的油气开采已经是势在必行。半潜式海洋平台拥有较强的抵抗极端环境的能力,在冰区不同的冰况下亦可操作。由于冰与不同结构物作用的复杂性,长期以来尚未形成关于半潜式海洋平台在海冰作用下的设计准则。本文通过对典型半潜式平台与海冰相互作用机理与冰载荷模型分析,提出了该类结构在海冰作用下的主要失效模式及评价方法。最后,以我国首座北极海域传统半潜式钻井平台为例,对其抗冰性能进行了评价,明确了半潜式平台在抗冰设计及安全保障中需要考虑的关键失效模式。

非线性防弯器对柔性立管整体响应的约束作用研究

作为重要的辅助设备,防弯器被广泛应用以提供一个从平台到柔性立管的平缓物理过渡,进而避免疲劳破坏和过度弯曲。由于防弯器在柔性立管整体分析中发挥着极其重要的作用,在柔性立管构型设计中充分了解防弯器的约束作用是必要的。本文基于经典细长杆件模型,提出了一种改进的数学模型用来研究防弯器约束和水动力荷载作用下的柔性立管整体响应。该数学模型分别采用抗弯刚度过渡模型和双折线弯曲-曲率模型模拟防弯器约束和柔性管弯曲滞回特征。通过对比,可以发现防弯器主要影响柔性立管顶端区域的曲率分布,其材料特性具有非常显著的影响。此外,本文也深入地研究了不同海流流速和浮式平台运动工况下防弯器的约束作用。

高速切削工艺参数优化系统

使用正交试验法对粗糙度指标进行优化,得到了合理的切削参数,达到了提高零件加工表面质量和生产效率的目的,并且对切削工艺参数优化系统的设计思路和实现方法进行了较详细的叙述。通过本切削工艺参数优化系统运用正交试验等方法优化切削参数,从而建立尾翼零件切削参数数据库,为保证型号产品的加工质量提供技术支持。

3000℃保护气氛(真空)环境通电加热试验系统研发

研发了保护气氛(真空)环境超高温通电加热试验系统,实现了最高试验温度3000℃保护气氛(真空)环境下复合材料力学性能测试功能。该试验系统可为我国航空航天、核工业、石油化工等领域评价C-C复合材料、陶瓷基复合材料在不同温度、不同环境(保护气氛或真空环境)下的力学性能提供有力技术支撑,为新材料的研究与应用提供新型试验技术手段。

2500℃超高温石墨发热体功率研究

在超高温真空(充气)材料试验装置的加热方式中,目前广泛使用的是辐射加热。传统辐射加热设备受金属发热体的约束,加热温度很难超过2200℃。虽然感应加热和通电加热在超高温加热中得到广泛应用,但其对试样加热的均匀性较差。本文研究了超高温辐射加热石墨发热体的特性,在传统金属发热体试验数据的基础上,采用软件对数据进行分析和推算,选择合适的发热体功率,并在后续试验中进行了验证。

内置偏心转子式波浪能发电装置的动力学研究

内置偏心转子式波浪能发电装置是一种新型的波浪能发电系统,采用全封闭式结构,具有可靠性高、使用寿命长等特点.本文提出了内置偏心转子式波浪能发电装置的海况自适应能量输出方案,能够根据海况特点自适应地调整偏心转子的偏心距,从而提高能量输出效率和稳定性.针对波浪能发电装置的整体水动力学特性和内部偏心转子的机构动力学特性,建立了一种基于ABAQUS-XFlow联合仿真的动力学耦合分析方法,研究了偏心转子质量、摩擦系数、波浪参数等因素对偏心转子动力学特性的影响,并利用原理样机实验分析了随机波浪激励下偏心转子的动力学特性.其中,偏心转子的运动性能间接反映了波浪能发电系统的功率输出特性.结果表明:偏心转子质量是影响动力学特性的敏感因素,对其运动特征的影响呈现出非单调性规律;而偏心转子的运动对偏心转子与中心轴之间的摩擦系数的敏感度较低,且摩擦系数对偏心转子运动特征的影响呈现出单调性规律;波浪能发电装置受到随机波浪激励后,在垂荡和纵摇方向的运动幅值较大,在其他方向上的运动幅值相对较小,偏心转子有较大概率保持沿单一方向转动,且转动较为平稳,预期能够稳定捕获波浪能.相关研究结论对内置偏心转子式波浪能发电装置的研发具有重要的借鉴意义.