基于Hertz模型的海洋立管束碰撞力计算方法研究

立管是海洋油气开采的关键设备之一,其在流致振动作用下,相邻立管可能会发生振动碰撞损伤。基于Hertz模型,针对不同夹角下的两根立管碰撞的碰撞力计算开展研究。借助有限元方法探讨海洋立管局部碰撞过程,立管的直径选取为工程应用较为广泛的30.48 cm,截取长度基于相关碰撞参与长度来确定,径厚比范围为16~60,分别设置立管碰撞时的速度为0.25 m/s、1.5 m/s、2.4 m/s和3 m/s,分析两根立管夹角和立管径厚比等对于Hertz模型计算精度的影响。研究发现:两根立管夹角越小和径厚比越小,Hertz模型得到的碰撞力误差越大;通过在Hertz模型中添加与径厚比相关的系数,对Hertz模型进行了修正,最终得到了关于立管束碰撞力的精确计算方法。

深海采矿柔性管力学性能及加工工艺研究综述

海洋蕴藏着储量丰富的矿产资源,深海矿产资源开发逐渐成为学术界和工程界的研究热点。管道提升式开采方案是目前公认的最具商业前景的海洋矿产开发方案。矿产输运管道作为连接海底中继舱和海上采矿平台的纽带,需要承受恶劣的风、浪、流环境载荷和复杂作业工况的工作载荷,其设计制造和力学性能分析一直备受关注。相比于刚性管道,柔性管道的弯曲刚度小、便于安装与回收、使用寿命较长。然而,柔性管道的结构复杂,各层之间相互影响,金属柔性管道由于自身结构的限制,在深海采矿行业中难以广泛应用,人们开始把目光放在非金属柔性管的设计与应用上。本文回顾了柔性管的发展历程,总结阐述了柔性管设计及加工制造中的力学性能分析方法和力学特性,并对柔性管设计制造的未来发展提供力所能及的展望。

基于“三全育人”理念的船舶与海洋工程专业思政教学改革探索

中国教育进入新时代,海洋强国战略对船舶与海洋工程专业的人才培养提出育人育才双要求。目前,高校船舶与海洋工程专业课程思政教学改革研究较少,该文讨论课程思政的教学现状,整理船舶与海洋工程专业思政元素,建立全员、全程、全方位思政教学模式,以期为高等院校的船舶与海洋工程专业思政教学改革提供参考借鉴。

流固耦合力学专题序

流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而成的力学分支,以两相介质之间的相互作用为重要特征,研究可变形固体在流场作用下的行为及固体变形对流场影响的相互作用.流固耦合现象存在于海洋工程、航空航天、石油化工、核能工程、土木工程等几乎所有涉及国计民生的重大领域中,并会诱发结构静发散、载荷重新分布、颤振、极限环振荡及涡激振动等诸多工程问题.

柱体流激振动能量俘获理论与技术研究若干进展

潮流能分布广泛,且储量巨大,具备巨大的规模化开发利用价值.流激振动是一种常见的流固耦合现象,通过柱体流激振动能够在流速较低时实现有效的能量转换,基于柱体流激振动的能量俘获技术在未来具备广阔的工程应用前景.近年来,针对柱体结构流激振动特性和能量俘获性能,出现了大量的实验和数值仿真研究工作.文章全面阐述了多种截面形式的单个柱体、柱群结构流激振动能量俘获理论与技术方面的研究进展:对于单个圆柱流激振动能量俘获,目前已基本揭示了被动湍流控制器参数、系统阻尼、雷诺数和边界条件等因素对能量俘获性能的影响规律,基本完成了理论和技术积累;对于非圆截面柱体流激振动能量俘获,已初步明确特定来流攻角、系统质量比、系统阻尼、系统刚度和雷诺数条件下三角形、四边形、多边形与异形等多种截面形式柱体的流激振动作用机理和能量俘获能力;对于柱群的流激振动能量俘获,各柱体振子之间存在流场干涉,需要合理设计柱体排布形式、柱体间距和系统阻尼等参数,实现流体能量俘获最大化.通过综述国内外流激振动能量俘获理论和技术方面的研究进展,对今后该问题的研究进行了力所能及的展望,期望促进流激振动能量俘获理论的发展和流激振动能量转换装置的工程应用.

浅海高压立管涡激振动及疲劳特性分析工艺

随着东海油气资源的不断开发,开发成本较低的自升式平台将得到广泛应用。立管所在海洋环境复杂多变,其结构长度与直径比值较大,在海流作用下会发生涡激振动。采用尾流振子模型对高压立管涡激振动响应进行预报,并基于DNV规范,根据S-N曲线法对结构疲劳进行计算。模型通过有限差分法进行离散求解。研究重点关注顶张力对立管的涡激振动及疲劳特性影响。结果表明,顶张力会影响立管的涡激振动响应,并进一步改变结构的疲劳寿命,影响结构安全性。

基于X射线的LNG薄膜板残余应力检测与特性分析

该文旨在利用X射线衍射法对MARK Ⅲ型LNG(liquefied natural gas,液化天然气)薄膜板进行残余应力检测,以期获得其残余应力分布规律及典型特性。通过布置16个测点,测试不同方向和区域的残余应力特性。结果显示:大波纹和小波纹交叉节点顶部受压,最大压应力可达178 MPa;板面平直区域呈现压应力,大波纹波峰处受拉,拉应力峰值为115 MPa,小波纹波峰处残余应力受板的边界影响而有所增大。研究工作对于LNG薄膜板的使用、设计和维护具有重要指导意义,可为工程实践提供有益参考,为LNG薄膜板的进一步优化和自主国产化提供重要依据。

海底多跨管道流-固-土多场耦合试验研究

为弥补现阶段缺乏多跨管道涡激振动试验研究的不足,综合考虑流-固-土多场耦合,创造性地设计了一套完整的拖曳水池试验系统,并开展了多跨管道涡激振动试验观测。该试验系统可实现海底管道结构自身属性、土体作用、来流速度和预张力等因素对多跨管道涡激振动影响的数据获取,可为后续多跨管道涡激振动的理论研究和数值模拟提供数据参考和验证。研究结果表明:该系统可精准模拟多跨管道复杂的涡激振动现象。该研究可为多跨管道跨间作用机理的试验研究提供新思路,同时为系统地研究多跨管道涡激振动提供试验装备支持。

新工科背景下专业英语教学改革探索研究——以船舶与海洋工程专业为例

为应对新一轮科技革命和产业变革所面临的新机遇、新挑战,新工科建设正在持续推进。工业革命正加速经济、技术全球化,各行各业国际交流合作越来越密切,对人才的国际交流能力提出了更高的要求。目前,高校船舶与海洋工程专业英语的教学内容及教学模式存在诸多短板,基于国际化船舶与海洋工程人才培养模式,亟须对船舶与海洋工程专业英语课程教学各方面进行优化完善。结合英语教学特点,通过分析目前高校船舶与海洋工程专业英语教学过程中存在的问题,从师资、教材、教学模式、考核评价四个方面对船舶与海洋工程专业英语教学的改革探索提出了优化建议,以期为高等院校的船舶与海洋工程专业人才培养提供参考借鉴。

非对称开孔沉箱式防护设施撞击损伤试验研究

圆筒式沉箱设施作为水下生产系统的新型防护结构,其在落锚撞击作用下的损伤问题,是工程领域和学术领域长期关注的焦点与难点。通过模型试验方法,对特殊的非对称开孔沉箱式防护设施撞击损伤特性进行研究,选用渤海通航区某水下生产系统沉箱式防护设施和该设施所在海域落锚作为原型,通过量纲分析,以撞击速度为主要相似性参数,确定了1∶11的模型试验相似比,对沉箱式结构和落锚进行缩比尺模型试验。重点关注落锚速度、落锚质量和撞击位置对非对称开孔沉箱式防护结构的损伤影响规律。研究结果表明:开孔附近区域,撞击能量主要以挠曲变形形式耗散,也通过振动形式耗散,撞击产生的损伤以挠曲变形为主,损伤程度较为严重;距开孔区域较远位置,撞击能量主要以振动形式耗散,撞击产生损伤以凹陷变形为主,损伤程度较小。

脉动风作用下塔线体系的风致响应特性分析

塔线体系是输电系统的基础,风载荷作为塔线体系所受的主要载荷,在风载荷下塔线体系的结构安全分析十分重要。考虑脉动风载荷的影响,采用Kaimal风谱与谐波叠加法,拟合确定了脉动风速,并考虑了风速沿高度的变化情况。基于ABAQUS有限元软件,建立“四塔五线”的典型耐张段模型,分析不同风速、风向角对于塔线体系结构动力响应的影响机制。通过对杆塔塔头位移、杆塔底座支反力以及塔线体系的应力集中部位的分析得出:随着风速的增大,重力塔与张力塔在两个方向的塔头位移幅值增大;随着风向角的增大,张力塔在两个方向的塔头位移幅值增大;重力塔在垂直于塔线体系方向的位移幅值增大,沿塔线体系方向的位移幅值先增大后减小,在45°时达到最大幅值。杆塔的应力集中点基本位于杆塔的钢材集中处。

深水张力腿平台与系泊系统的耦合动力响应

把张力腿简化为非线性梁结构,运用Hamilton原理,推导出平面情况下平台本体与张力腿系泊系统的耦合运动方程及边界条件;分析了不同流场条件下,两种不同张力腿模型(非线性梁和无质量弹簧模型)对平台动力响应预测结果的影响;分析结果表明:随着流场条件的不同,采用不同的张力腿简化模型得到的平台动力响应预测结果具有明显的不同。阐明了两种模型所得结果产生差异的原因。

不同风向下输电塔对气象监测的塔影干扰效应

针对均匀风荷载作用下5C3-SJ3型输电塔的绕流流场开展数值模拟,探究0°~180°风向角范围内,输电塔对气象监测的塔影干扰效应。通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程模拟输电塔周围绕流流场,湍流模型采用Realizable k-ε模型,并且运用切割体网格技术对计算域进行网格划分。通过探究各截面风速变化较小的区域,讨论不同风向下塔影干扰效应最小的截面,揭示了风向角对输电塔塔影干扰效应的影响规律。结果表明:塔腿横隔面和塔身横隔面中迎风侧杆件附近的塔影干扰效应最小,可考虑将气象监测点设置在相应位置上。通过三维计算流体动力学的方法,确定了塔影干扰效应较小的区域,并分析了风向角对塔影干扰效应的影响程度。研究结果对风资源数据的准确评估具有一定的指导意义。

三氧化二砷对膀胱癌BIU-87细胞凋亡的影响

有文献报道，三氧化二砷（Arsenic trioxide ,As2O3）不仅能用来治疗白血病，对胃癌、肺癌、恶性黑色素瘤等也有良好的治疗效果。为此，作者以人膀胱癌BIU-87细胞为实验对象，

三氧化二砷对肾癌GRC-1细胞凋亡及p53、Survivin基因表达的影响

目的观察三氧化二砷(As_2O_3)对人肾癌GRC-1细胞凋亡及p53、Survivin基因表达的影响,探讨其作用机制。方法将体外培养的人肾癌GRC-1细胞分为对照组(N)和实验组,实验组根据加入As_2O_3浓度的不同分为A、B、C、D、E(2、4、6、8、10μmol/L)组。48h后,四甲基偶氮唑蓝(MTT)法测定细胞增殖,流式细胞仪检测细胞凋亡和细胞周期变化．免疫细胞化学和RT-PCR方法测定p53和Survivin基因表达。结果As_2O_3可抑制GRC-1细胞的增殖．当As_2O_3由2μmol/L增加到10μmol/L时,细胞增殖率由88．3%降低到18．7%(F= 7546．587,P＜0．01)。各实验组p53、Survivin基因表达均较对照组减少,且随着As_2O_3的增加表达呈递减改变(F=1120．741、F=6 296．535,P＜0．01)。结论As_2O_3能够抑制GRC-1细胞增殖,并且具有浓度依赖性。能将细胞阻滞在G_2/M期,诱导细胞凋亡,其作用机制与p53和Survivin基因表达水平下降有关。

海洋平台张力腿非线性动力响应

采用非线性梁模型,充分考虑张力腿轴向与流向的耦合效应及平台运动对张力腿的作用,运用Galerkin法进行分析求解,研究不同的长径比(L/D)情况下,弯曲刚度和非线性耦合效应的影响,以期得到更适用于实际的张力腿简化模型。

海洋细长结构参数激励不稳定区的确定方法

分别采用变形参数法、改进的变形参数法及傅里叶分析法确定海洋细长结构参数振动Hill方程的不稳定区,比较三种方法的优缺点,并给出了前三阶不稳定区图像,为张力腿、立管等海洋细长柔性结构的设计提供参考。

控制杆对柔性圆柱涡激振动的抑制效果研究

涡激振动会造成海洋柔性柱状构件疲劳损伤,合理的抑制装置能够有效延长结构的使用寿命。控制杆是常见的涡激振动抑制装置,高雷诺数条件下,多根控制杆的排布方式对涡激振动抑制效果的影响有待进一步研究。文中通过设计室内模型实验,观测了高雷诺数条件下控制杆对柔性圆柱涡激振动抑制效果。圆柱模型的长径比为350,质量比为1.9,最高雷诺数可达16 000。研究结果表明:控制杆对柔性圆柱的涡激振动抑制效果显著,四根控制杆的抑制效果优于三根控制杆。

柔性圆柱涡激振动流体力系数识别及其特性

涡激振动是诱发海洋立管、浮式平台系泊缆和海底悬跨管道等柔性圆柱结构疲劳损伤的重要因素.目前,海洋工程中用于柔性圆柱涡激振动预报的流体力系数主要来源刚性圆柱横流向受迫振动的实验数据,存在一定缺陷和误差.本文综合考虑横流向与顺流向振动耦合作用,建立了柔性圆柱涡激振动流体力模型,运用有限元法和最小二乘法确定升力系数、脉动阻力系数和附加质量系数.为了准确识别柔性圆柱涡激振动流体力系数,设计并开展了拖曳水池模型实验,实验用柔性圆柱模型的质量比为1.82,长径比为195.5.通过与刚性圆柱流体力系数对比,深入分析了柔性圆柱流体力系数的特性.结果表明:柔性圆柱在一阶模态控制区,流体力系数随约化速度变化趋势与刚性圆柱大致相似;二阶模态控制区,升力系数和脉动阻力系数显著增大;附加质量系数在响应频率较低时与振动位移的相关性增强;当响应频率较低时,振动位移较大区域为能量耗散区,当响应频率较高时,振动位移较大区域为能量输入区.

海底悬跨输流管道纯顺流向涡激振动特性研究（英文）

文章提出了海底悬空输流管道纯顺流向涡激振动预报的尾流振子模型,运用两类不同的van der Pol方程描述旋涡尾迹特性。重点分析了悬跨长度,内流因素和轴向力对纯顺流向涡激振动的影响。结果表明:大悬跨长度、小轴向力和高速内流介质可以降低纯顺流向涡激振动发生的速度范围,使其更容易发生。