产业需求引导应用基础创新 填补空白逐浪海上风电装备——专访华南理工大学船舶与海洋工程系副主任樊天慧

“三峡引领号”是国内首个海上漂浮式风力发电系统装备示范工程,已于2021年12月在广东阳江海上风电场成功并网发电。作为能源领域的首台(套)重大技术装备项目,“三峡引领号”在建造过程中相关重要科学问题的解答离不开樊天慧团队的付出与努力。通过漂浮式风电系统装备示范工程背后的故事,我们不仅看到了由重大工程需求引导的基础与应用基础创新,还感受到了奋斗在一线的青年科学家的格局视野。

锚泊静回复力刚度和阻尼水平对深水浮式平台运动响应的影响

以一座工作水深1500m半潜式平台的悬链线锚泊系统为基准,分别以静回复力刚度和锚泊阻尼为等效原则,设计了四组参照锚泊系统。设计过程中,采用分段外推法计算锚泊的静回复力刚度;利用准静定计算方法,根据锚泊系统由于上部浮体运动而产生的能量耗散原理计算锚泊系统阻尼。在时域范围内分别计算了半潜式平台在以上五组锚泊系统下的运动响应。通过比较分析,总结了静回复力刚度和锚泊系统阻尼水平对半潜式平台低频和波频运动响应的影响。

深水悬链锚泊系统等效截断水深优化设计

工程中,常用的深水悬链锚泊线通常是由顶部锚链、中部钢索和底部锚链三段复合而成。该文采用分段外推的数值解法,考虑锚泊线所受的重力、张力、流力以及锚泊线的弹性伸长,利用黄金分割算法求解锚泊线顶端张力对应的顶张角,对其进行静力特性分析。基于混合模型试验方法应用,考虑锚泊系统静力特性相似,采用遗传算法编制开发等效截断水深系统优化设计程序。以一座工作水深为1 500 m的深水半潜式平台为例,对其悬链式锚泊系统在700 m水深处进行等效截断优化设计计算,为下一步进行混合模型试验提供参考。

滋肾活血汤治疗老年人糖尿病周围神经病变30例

目的:观察补肾活血类中药治疗老年人糖尿病周围神经炎的疗效。方法:采用滋肾活血汤(生地、麦冬、玄参、女贞子、山朱萸、葛根、赤芍、桃仁、鸡血藤、川牛膝、全蝎等)治疗本病60例,并设对照组对照。结果:治疗组总有效率为96.7%,对照组总有效率73.3%,两组疗效比较有显著性差异P<0.05。结论:滋肾活血汤为主治疗本病有补肾活血,祛痰降浊的功效。

黄龙汤配合超激光照射治疗粘连性肠梗阻36例

目的:观察理气攻下,益气活血类中药配合超激光照射治疗粘连性肠梗阻的疗效。方法:采用黄龙汤(大黄、枳实、厚扑、芒硝、党参、当归等)配合超激光照射治疗本病36例,并设对照组对比。结果:治疗组总有效率97%,对照组总有效率81.3%。提示:本方法对本病具有理气攻下,益气活血的功效。

茵陈五苓散加味治疗肝炎后高胆红素血症40例

目的:观察茵陈五苓散加味治疗肝炎后高胆红血症临床疗效。方法:将70例肝炎后高胆红素血症患者随机分为2组,均给予相同的护肝常规治疗,治疗组在此基础上配合茵陈五苓散加味治疗,对照组配合胆维他治疗。结果:治疗组总有效率为95.0%,对照组总有效率为70.0%,2组疗效比较,差异显著(P<0.01)。结论:茵陈五苓散加味为主的治疗组疗效优于用胆维他治疗的对照组。

通心络胶囊合超激光治疗老年带状疱疹后遗神经痛疗效观察

目的:探讨通心络胶囊配合超激光照射治疗老年带状疱疹后遗神经痛临床疗效。方法:66例患者随机分为治疗组和对照组,治疗组用通欣络加超激光照射,对照组用弥可保加消炎痛治疗。结果:治疗组总有效率97.05%,对照组总有效率78.13%。两组疗效经统计学处理,有显著性差异(P<0.05)。结论:通心络配合激光照射治疗带状疱疹后遗神经痛有较好的临床疗效。

高雷诺数条件非线性弹簧下PTC圆柱流致振动数值模拟

[目的]为了提高涡激振动圆柱发电装置的发电效率,研究在大范围雷诺数下非线性弹簧支撑的被动湍流控制圆柱的流致振动特性。[方法]利用FLUENT软件,结合动网格技术和用户自定义函数(UDF),选取Spalart-Allmaras湍流模型求解非稳态雷诺平均Navier-Stokes方程组,对线性弹簧和分段弹簧支撑的被动湍流控制(PTC)圆柱流致振动进行二维数值模拟研究,并将模拟结果和实验结果进行对比。[结果]与线性弹簧下相比,分段弹簧下圆柱的振幅明显增强,涡脱模式更加复杂。当第1段弹簧刚度和第2段弹簧相比较大时,分段弹簧的分段点越小,圆柱的振幅越大,振动频率越小,涡脱模式越复杂。[结论]非线性弹簧下圆柱的流致振动特性和线性弹簧下的有所不同,合理选择分段点可以有效地增强流固耦合作用,为提高能量转换装置的效率提供理论与技术支撑。

四苓汤加味辅助治疗肝硬化腹泻40例

目的:观察四苓汤加味治疗肝硬化腹泻临床疗效。方法:将80例肝硬化患者随机分为两组,均给予相同的保肝、降酶、退黄等常规治疗,治疗组在此基础上配合四苓汤加味治疗,对照组配合整肠生治疗。结果:治疗组总有效率为90.0%,对照组总有效率为70.0%,两组疗效比较,差异非常显著(P<0.01)。结论:四苓汤加味为主的治疗组疗效优于用整肠生治疗的对照组。

新型深水串联浮筒锚泊线阻尼特性分析

随着海洋石油工业向深水及超深水领域的发展,传统悬链式锚泊线的使用受到限制。论文在传统悬链式锚泊线的基础上串联浮筒,优化设计出一种新型的串联浮筒悬链式锚泊线。首先,介绍新型串联浮筒锚泊线的优化设计过程;其次,在时域范围内建立串联浮筒锚泊线的动力分析模型,利用耗散能量法计算锚泊线阻尼;最后,结合算例分析串联浮筒对锚泊线阻尼特性的影响,并对浮筒大小和位置的影响进行参数化分析。研究结果对深水浮式平台锚泊系统的设计提供了一种新的参考选择。

不同类型锚泊方式对深水浮式平台的阻尼贡献比较计算

锚泊阻尼对深水浮式平台的运动响应具有重要贡献。利用单根锚泊线由于上部浮体运动而产生的能量耗散原理计算锚泊阻尼。分别采用准静定计算方法和非线性动力有限元时域分析方法,针对三种具有相似静恢复力刚度,但不同类型的锚泊系统:悬链式、张紧式和半张紧式,对其锚泊阻尼贡献进行比较计算。该结果给出了不同锚泊阻尼计算方法的适用范围,并对不同锚泊方式的阻尼贡献进行了总结。

针对凸多面体组合结构的二重迭代浮态计算方法

针对凸多面体组合结构提出了一种浮态计算新方法。首先对浮体进行四面体网格剖分,然后利用二重迭代法计算水面方程。二重迭代法包含内、外两层迭代,分别模拟浮体的升沉和旋转运动。针对某半潜式海洋平台,展开了浮态模型实验。文中将提出的算法与著名计算机辅助船舶设计和制造软件Maxsurf进行了对比测试。实验和对比测试结果表明:该方法具有清晰的物理意义,算法精确可靠、收敛性好,比传统方法更适合分析“凸多面体”组合结构的浮态问题。

新型摆板式波浪能发电装置的设计与模型试验

在现有摆板式波浪能发电装置的基础上,提出一种新型密闭式自适应潮位摆板式波浪能发电装置,并在水池中进行物理模型试验。摆板在波浪作用下与主体之间产生相对运动,将波浪能转换为机械能,再利用发电机转换为电能输出。试验研究摆板形状、锚泊方式、入射浪向、摆板负载对装置发电功率的影响。试验结果表明:鹰式摆板俘获波浪能最优;张紧式锚泊方式更有利于波浪能的吸收;摆板正向迎浪布置较斜浪好;摆板的发电功率与负载大小存在最佳的匹配关系。摆板式波浪能发电装置各系统设计符合要求,能较好地俘获波浪能量。

3种典型半潜式浮式风机基础水动力性能比较

以现阶段3种典型半潜式浮式风机基础(OC4、Windfloat、Ideol)为研究对象,根据3种浮式风机基础的主要特征,采用AQWA软件建立水动力模型。基于三维势流理论,比较这3种浮式风机基础的水动力性能,在南海不同风、浪、流联合作用下的时域运动响应以及在不同水深下的适应性。得出结论:3种基础的纵荡性能相近;OC4基础在垂荡方向的时域响应统计均值和峰值最小,具有更好的综合性能;Windfloat基础的纵摇幅值响应算子(Response Amplitude Operator,RAO)最小,在垂荡方向的时域响应均值和峰值均最大,垂荡性能较差;阻尼池型基础在低频的垂荡RAO较小,纵摇RAO远大于OC4和Windfloat,在时域响应的纵摇均值最小,但峰值最大,表现出不稳定性;OC4基础和Windfloat基础在浅水区域的RAO均出现明显的放大现象,OC4基础在深水的适应性优良,Windfloat基础在中等水深水深适应性较好,阻尼池型基础的垂荡、纵摇RAO随水深增加变化不明显,在浅水中的适应性较好。分析结果可为南海海况下浮式风机基础的选型设计提供一定的参考。

Spar型浮式风机平台设计与水动力响应分析

参考Truss Spar型油气平台的结构形式,以NREL 5 MW为目标风机,提出一种Spar型浮式风机平台的概念性设计。利用海洋工程软件AQWA计算该平台在作业和极端海况下的水动力响应。研究表明,该平台具有良好的水动力性能,并且在极端海况下也具备一定安全性。

风浪联合作用下5 MW三桩固定式风机动力特性响应

以NREL 5 MW为目标风机,参考OC3 Tripod风机尺寸参数,考虑风浪联合作用,取水深45 m,建立三脚架固定式近海风机整机模型,比较定常风、湍流风以及不同风速对应的风电系统工作状态对风机动力特性响应的影响。结果表明:在对风机结构进行强度校核时,出于安全考虑,应使用湍流风模型计算分析风机整机模型;风机在工作状态下会受到较大的气动载荷,需着重研究工作状态下的风机姿态和结构特性。

单驳船沉放对沉管管段动力响应影响的物理模型试验研究

波浪作用下沉管管段和驳船的运动属于耦合运动,是极为复杂的水动力学问题。论文通过物理模型试验,研究了不规则波作用下、单驳船沉放情形下的沉管管段的动力响应问题,采用Welch方法对沉管管段动力响应进行了频谱分析,并探讨了不同波浪周期和波高情形下的沉管管段运动和缆绳张力的频谱特性。研究结果表明:与固定平台沉放情形相比,单驳船沉放情形下,不仅沉管管段低频运动周期和幅值的谱分析结果均发生改变,而且波频运动幅值的谱分析结果也发生变化。此外,还探讨了波浪条件对沉管管段运动幅值功率谱结果的影响情况,并对考虑驳船运动的沉管管段稳定性进行了研究。

海上风电安装船及关键装备技术

分析海上风电安装特殊的施工条件,揭示海上风电安装施工中面临的主要困难和风险;回溯国内外风电安装船的发展历程,解释海上风电安装对海况、安装任务的适应性需求;重点研究对比国内外安装船核心装备,并分析我国风电安装技术水准与前进方向,为我国海上风电安装技术和装备的发展提供借鉴和建议。

半潜式平台横装干拖运输结构强度分析

为保证半潜式平台远洋干拖过程中平台及垫木的结构安全,采用水动力软件对半潜船及半潜式平台整个系统进行运动响应分析并组合4种典型工况,采用有限元软件对半潜式平台及垫木进行结构强度分析。计算结果表明,在满足设计的最大有义波高条件下,半潜式平台及垫木的结构强度满足规范要求。半潜船载运半潜式平台在设计的最大有义波高的海况指导下航行,顺利完成该航次任务,验证技术的可靠性,为保证半潜船装载类似超大型货物的结构安全性提供一定的参考价值。