海洋原位微颗流速仪2013年年度执行报告

该报告简要介绍了海洋原位观测微颗粒流速仪的研究背景和意义、研究范围和目标、研究思路和总体方案以及前期研究基础;重点阐述了课题自2012年启动以来的研究进展,包括深海水密耐压腔体的设计、加工和试验;控制系统芯片的设计、制作、软件开发及调试,在线数据处理系统的软件开发和调试以及整个仪器系统联合调试等;并在最后提出了课题研究过程中的一些问题和建议。

分子模拟多溴联苯醚在石英砂纳米孔中的吸附行为

多溴联苯醚(PBDE)是一种广泛使用的阻燃剂,也是普遍关注的持久性有机污染物之一。利用分子模拟手段建立5种低溴代PBDE分子(BDE-28、BDE-47、BDE-77、BDE-99、BDE-153)在石英砂纳米孔(2.0nm、2.5nm、3.0nm、3.5nm)中的吸附模型,利用孔径变化模拟土壤的物理老化过程,并研究土壤有机质(SOM)对PBDE吸附能与均方位移(MSD)的影响。结果表明,孔径的缩小降低了体系的总势能和非键能,使其体系更加稳定;然而PBDE与石英砂之间的吸附能随孔径的缩小而增大,且该吸附能以范德华力为主,占体系吸附能的84.0%。SOM的加入则导致体系的总势能和非键能以及PBDE与石英砂之间的吸附能均降低,虽然与石英砂孔内表面的吸附能降低有利于PBDE分子的迁移,但由于SOM与PBDE之间的吸附作用占主导,抑制了PBDE在纳米孔中的扩散,因此PBDE的MSD值反而降低。

多相混输泵的流场模拟及样机研制

针对天然气水合物合成系统试验回路中的气液混输问题,提出了一种轴流式多相混输泵的设计。基于N-S方程和SST k-ω湍流模型对该多相混输泵的内部流场进行数值模拟,对比分析了纯水和进口含气率为50%时外特性的差异,揭示了内部流动规律。结果表明,纯水和进口含气量为50%的状态下,扬程均随流量的增大而单调减小;效率均随流量的增大而先增大后减小,在同一流量点,纯水时的效率比进口含气量为50%工况下的效率高约1%;轴功率均随流量的增大而单调减小,在同一流量点,纯水时的轴功率约为进口含气量50%工况下的2倍。同时制作了样机,应用于天然气水合物合成系统的试验回路中,验证了该混输泵具有较强的气液混输能力。研制的多相混输泵可应用于天然气水合物合成系统试验回路中或者其他高压环境下的气液混输场景。

海上导管架平台结构健康监测技术研究及应用

目的通过研究适合在役导管架平台结构的健康监测技术,梳理1套能够实现平台结构全生命周期风险管控的实时监测系统开发方案。方法对比了实际监测数据与数值分析结果,结合实际管理风险需求和实际监测效果对评估和预警指标确定方法进行研究。结果设计了集成监测系统与独立远程监控系统,采用C++程序、LabView工具及北斗通信技术,实现对不同类型数据的同步采集、存储和远程传输。找到了通过特征提取和模式识别对监测数据进行处理的方法,实现对平台状态模式和健康状况的实时评估和预警。结论该系统和方法能够有效地反馈平台结构的健康状况,并辅助设施完整性管理人员对异常情况进行科学决策,为今后开展导管架结构监测、数字化、智能化提供了良好的工程实践经验。

基于高分辨率高度计沿轨数据吕宋海峡亚中尺度过程季节波动分析

亚中尺度过程是指海洋流场罗斯贝数接近于1,空间尺度量级1km、时间尺度量级1d的动力学过程.根据高分辨率的Jason-2卫星高度计沿轨数据,采用改进的方差归一化方法,结合一维功率谱斜率分析,对南海吕宋海峡海域亚中尺度过程进行季节性统计,结果表明:吕宋海峡亚中尺度过程季节高发月份特性与相应的海平面异常波动特性较为一致性,较大的月份主要出现在秋冬季节,夏季波动相对较弱.结合当前研究和实例观测,冬季黑潮入侵和两侧"波动高能区"涡流波动是亚中尺度高发的诱因.

船舶压载水处理技术研究与应用进展

船舶压载水中含有大量生物,包括细菌、病毒、浮游生物及多种物种的卵、幼体等。未经处理的压载水排放也已成为水生外来物种入侵的一个重要媒介,船舶压载水造成的环境污染和生态退化问题引起了国内外公众和学者的广泛关注。船舶压载水的无害化排放必须采取合理有效的管理措施和处理技术,这是解决问题的有效途径。目前,世界各方对压载水无害化排放的日益关注加速了压载水管理(BWM)国际法规的完善和处理技术的发展。世界各国对压载水排放控制、压载水更替操作、压载水处理技术的研发,压载水处理设备的研制和认证都高度关注。本文总结了自2004年以来国际海事组织(IMO)和美国海岸警卫队(USCG)对于BWM法规的制定和实施过程;阐述了目前压载水处理技术的最新研究进展、技术原理及其应用的优缺点;总结了已通过IMO和USCG认证的压载水管理系统情况,并对典型压载水处理装置和压载水处理技术的成本效益进行了分析和比较。

热喷涂Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层的研究进展

金属的腐蚀问题一直以来都是阻碍工业生产的一大难题,热喷涂涂层可以提升金属的抗腐蚀能力并延长器件的使用寿命。热喷涂Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层具有出色的耐磨损、耐腐蚀的特性,在恶劣环境中的适用性较强,在工业领域应用广泛。介绍了不同工艺制备Cr_(3)C_(2)-NiCr涂层的特点,对涂层的耐高温腐蚀、耐海水腐蚀、耐磨损性能等研究热点进行综述,并对该涂层的研究发展进行了展望。

南海深水FPSO系泊锚链腐蚀原因分析及强度预测

对南海胜利号深水浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)系泊锚链腐蚀原因进行分析。采用截面面积法、有限元分析和全尺度破断试验等3种方法对锚链剩余破断强度进行对比。以破断试验结果为基准,预测结果表明:截面面积法适用于一般性腐蚀情况;对于磨损严重的链环,有限元分析能给出较准确的结果;对于链环缺陷(如闪光焊缝腐蚀)建议对链环进行报废处理。研究结果可为后期制订科学的系泊系统延寿方案提供准确依据,也可为今后类似系泊系统设计或延寿提供参考。

能耗和水质因素对紫外LED灭活深海油田注水常见细菌的影响

为了探究紫外LED应用于深海油田注水消毒的可行性,通过静态实验考察了255、280、350 nm紫外线对腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌的消毒能力,并结合光电转换效率考察各紫外LED的能耗差异;此外,考察了水质因素对紫外线透射率及紫外LED灭活异养菌效果的影响.结果表明,紫外LED的单位灭活率能耗受紫外线灭活速率常数和该波长紫外LED的光电转换效率共同影响,尽管255 nm紫外线对腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌灭活速率常数最大,但280 nm紫外LED针对受试菌种的单位灭活率能耗最低;颗粒物和铁离子等水质因素主要通过影响紫外线透射率对消毒效果产生影响,当紫外线透射率较高时对消毒效果的影响不大;驱动电流相同时,280 nm紫外LED对高细菌负荷水样的消毒更有优势.

南海风浪条件下Spar式浮式风机平台的构型及参数

使用WAMIT软件建立OC3-Hywind Spar式浮式风机模型,联合FAST软件计算浮式风机在不同工况下的幅值响应算子;结合为南海海域波浪条件优化后的JONSWAP谱,对浮式风机进行不同工况下的响应谱分析及最大响应值计算,进一步阐述浮式平台结构构型参数的变化对整体结构在南海相应工况下的运动影响。

水体扰动条件下物质在沉积介质中的迁移

为了研究在上覆水体扰动条件下物质在沉积介质中的迁移,本实验建立了简单的沉积物再悬浮发生装置,并分别利用不同粒径大小的沙粒作为均质沉积物,同时利用500μg·cm-3的溶解性罗丹明B作为示踪剂,观察在紊流扰动条件下物质在不同的均匀沉积介质中的迁移情况.结果表明,在粒径不同的各类沉积介质中,由于不同颗粒的孔隙度、渗透率不同,在各沉积介质中形成的孔隙水压力差产生了孔隙水对流现象,从而导致了物质在多孔介质中发生垂向或水平迁移,并且其平均迁移速度受到染色剂的埋深和多孔介质的粒径大小的影响.而在均匀的沉积层中,200 r·min-1的扰动主要影响各沉积介质中物质的垂向迁移,并且当适当增加介质的粒径时,这种垂向对流迁移现象相对增强.

精益船舶海工项目协同设计平台研究

针对船舶建造企业采用精益制造模式的背景,在之前提出的船舶海工项目协同设计平台开发目标和总体框架、案例企业自主开发应用验证,以及总结出的精益设计实践基础上,结合精益设计理论和文献,进一步提出包括满足客户需求、流程、员工参与、领导角色、精益组织文化等在内的精益转型模型(LTM),其组成要素也可以用作特定组织精益转型的组成部分。研究将精益设计等理论应用于实践,同时基于案例总结归纳形成理论模型,为船舶海工等制造业的应用提供借鉴。