新型蓄能器浮标上浮运动水动力性能研究

基于深海大洋在地球气候系统中的重要作用,国际上陆续提出并实施了一系列以深海大洋为核心的重大研究计划,目前自沉式剖面浮标因具备高分辨率采样观测的能力,被广泛应用于对深海大洋环境的观测研究中。为了增大浮标在运动过程中体积变化范围,本文提出一种在普通APEX浮标上加装N_2蓄能器的改变浮标浮力的方式,给出其工作原理图,结合其工作环境推导出浮标匀速运动时的速度方程,得出普通浮标和氮气浮标上浮运过程中的瞬时加速度以及速度随时间的变化曲线,并比较分析蓄能器对浮标上浮运动的影响。

深海氮气浮标运动特性分析

氮气浮标是一种新型的剖面浮标,通过增加蓄能器作为被动浮力调节模块,可以利用海洋压差实现更有效率的剖面运动。由于蓄能器的加入,氮气浮标的运动特性相对于常规浮标有所变化。基于一款深海剖面浮标,利用理论分析和运动仿真的方法研究了氮气浮标的运动特性,对氮气浮标主动体积改变量与剖面运动深度之间的对应关系、氮气浮标的剖面运动形式以及氮气浮标的定深悬浮稳定性进行研究。研究表明,氮气浮标只需要主动对浮标体积做较小的改变即可完成同等深度的剖面运动,节省了浮标完成一次剖面运动的能量消耗。但蓄能器的引入增加了浮标完成剖面运动需要的时间,且给浮标的运动带来了突变性和不稳定性。

船用LNG输送管道液击效应

LNG作为一种经济高效、清洁环保、安全可靠的能源,近年来迅速发展,在整个LNG产业链中,LNG的水上生产、储存、运输等占据着至关重要的地位。在其中涉及的LNG设备的设计阶段,管道的应力分析必不可少,在进行应力分析时需首先考虑载荷工况,其中包括由于突然停泵以及阀门关闭时引起的液击载荷。其瞬间压力可大大超过正常压力,并有可能对管路产生破坏性影响。根据相关理论计算公式来看,该压力与流体质量密度密切相关,考虑到LNG密度比水小、体积压缩模量大的物理特性,LNG运输管路系统内发生的这种压力突然增大的现象尤其不容忽视。