黄河下游滩区含植物水流运动及阻力试验研究

含植物水流运动规律是研究黄河下游滩区防洪的重要内容。通过开展水槽试验,测量不同水深、比降、含沙量条件下的流速分布,研究了黄河下游滩区代表性植物作用下的水流动力特性及阻力变化规律。研究结果表明,植物在非淹没情况下,纵向流速随相对水深增加,表现为先增后减;在淹没情况下,纵向流速沿垂向呈三区“S”形分布特性;相对紊动强度的沿垂线分布特点与纵向流速基本一致,但含沙量越大,水流纵向紊动强度越小。在相同比降条件下,植被糙率随佛汝德数的增加而减小;而佛汝德数一定时,植被糙率与比降成正比;相同比降条件下的植被糙率随含沙量的增加而减小。

正交试验法在软刚臂单点系泊设计中的应用

软刚臂单点系泊系统广泛应用于浅海石油开发领域,软刚臂主尺度的确定是单点系泊设计的关键。设计包括软刚臂长度、系泊腿长度和压载水重量的三因素五水平正交试验,基于多体动力学方法建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,采用动力分析方法计算不同试验条件下的系泊力,研究三因素对系泊性能的影响。得到三因素对系泊力影响程度依次为软刚臂长度、压载水重量、系泊腿长度,从而确定软刚臂最优主尺度,可为单点系泊系统初步设计工作中的主尺度优化提供一定的参考。

水深对水上软刚臂单点系泊系统影响研究

在渤海海域服役的大型FPSO作业水深较浅,水深的变化会直接影响FPSO运动性能。为研究水深对FPSO附加质量、阻尼系数、运动幅度以及波浪力等水动力参数的影响,应用AQWA软件,基于三维势流理论,求解FPSO各项水动力参数;利用多体动力学方法,建立FPSO和软刚臂系统的耦合时域运动方程,求解FPSO的六自由度运动及系泊载荷。计算结果表明,附加质量在低频范围内对水深更为敏感;随着水深的减小,6个自由度上的阻尼呈均增大,且在低频时变化比较明显;纵荡响应幅值在低频时远大于高频;随着水深的减小,纵荡运动极值和系泊力均显著增大,各运动平均值有所增大。

现有动床阻力计算公式验证与比较

以64组室内水槽试验资料和1 000多组黄河下游河道实测水沙资料为依据,首先对Van Rijn、张红武及秦荣昱提出的动床阻力公式进行评价,同时采用数理统计方法中偏差比R、几何标准差AGD、均方根RMS对这些公式的计算精度进行比较.计算结果表明:对于河道资料,张红武公式的计算精度最高;对于水槽资料,Van Rijn公式的计算精度最高.然后利用实测资料对糙率系数n的影响因素做了进一步分析.分析表明糙率系数随弗劳德数的增大而减小,并拟合得到两者的对数型关系式,该式对黄河下游及水槽床面糙率的预测具有较高的精度.