Some Unresolved Issues in Ocean Pipes Aspirating Fluid

This paper reviews the dynamics of ocean pipes aspirating fluid and presents a selective review of the research undertaken on it. It focuses on the equations of motion, fluid-solid interaction at the inlet of the free end of the pipe, the stability mechanism of pipes aspirating steady fluid, etc. In particular, some unresolved or partly resolved issues on these important aspects are discussed. Finally, the promising future development in this area is discussed.

Dynamic Analysis of Deep-Ocean Mining Pipe System by Discrete Element Method

The dynamic analysis of a pipe system is one of the most crucial problems for the entire mining system. A discrete element method （DEM） is proposed for the analysis of a deep-ocean mining pipe system, including the lift pipe, pump, buffer and flexible hose. By the discrete element method, the pipe is divided into some rigid elements that are linked by flexible connectors. First, two examples representing static analysis and dynamic analysis respectively are given to show that the DEM model is feasible. Then the three-dimensional DEM model is used for dynamic analysis of the mining pipe system. The dynamic motions of the entire mining pipe system under different work conditions are discussed. Some suggestions are made for the actual operation of deep-ocean mining systems.

海洋复合管缆设计关键技术与挑战

海洋复合管缆是海洋资源开发的重要装备之一,广泛应用于海上油气开发、深海采矿、海上风电等。海洋复合管缆具有弯曲性能好、质量轻、强度高、耐腐蚀和耐高低温等优点,能满足海洋资源开发不断向深水进发的需求。然而,海洋复合管缆相较于传统均质管道结构设计更加复杂,力学特性和使用寿命的准确预测更加困难。结合相关规范对海洋复合管缆设计的常规方法进行介绍,并归纳总结海洋复合管缆设计中需要进一步考虑的结构优化技术、材料非线性问题、几何非线性问题和界面非线性问题(界面强度、界面疲劳、界面摩擦)等关键技术。研究结果可为海洋复合管缆的设计研究提供指导。

基于广义积分变换法海洋温差能大口径冷水管强迫振动分析

复杂多变的海洋工况将诱发大口径冷水管强迫振动,为探明均布载荷、线性变化的静水压力、集中载荷和周期载荷作用下冷水管振动响应机制。基于Euler-Bernoulli梁理论,建立了管道动力学控制方程,采用广义积分变换法,求解了系统强迫振动的解析解,并与同伦摄动法相对比,验证了该方法的高精度和有效性,分析了内流、黏弹性耗散系数、阻尼比和质量比对管道振动特性的影响。结果表明:当内流流速对应的振动频率与固有频率接近时,管道将出现动态失稳。增大黏弹性耗散系数、阻尼比和质量比对横向位移的抑制效果呈现依次递减的规律,改变激振位置和激振频率可显著改变管道横向位移。该研究成果可对冷水管的初期设计提供一定的指导作用。

脉动顶张力作用下输流立管涡激振动主共振研究

为定量描述海洋工程中输流立管受脉动顶张力作用时的涡激振动响应,本文研究了海洋输流立管受到内部流体、脉动顶张力和涡流激励作用时的参数主共振问题。首先建立了该问题的数学模型,运用Galerkin法和多重尺度法对其进行求解,引入调谐参数描述输流立管第一阶固有频率同顶张力脉动频率和涡流频率的接近程度,通过改变调谐参数,研究输流立管的动力学响应。结果表明:定常顶张力作用下,立管的振幅为单值,随着调谐参数增大,立管振幅先增大后减小,且出现明显的跳跃现象,内部流体速度和张力幅值的竞争机制也会影响立管振幅;脉动顶张力作用时,在一阶锁频的条件下,随着调谐参数变化,立管的振幅呈现“多值—单值—多值”的变化规律,顶张力均值或脉动幅值越大,立管振幅的变化范围越宽。

海洋工程钢结构管生产线工艺

海洋工程结构管是海洋平台中的大型管件,是海洋工程产品的重要组成部分,为解决传统钢结构管生产工艺自动化水平低的问题,分析海洋工程钢结构管产品的特点,调研其生产现状,梳理其生产工艺流程,确定采用机械铣边和窄间隙U型坡口焊接等工艺,提出U型生产线工艺方案,并对7个工位的设备进行配置。基于该生产工艺,通过对工位工时进行分析,确定生产线节拍,计算得到生产线的生产能力,验证该工艺能达到提升海洋工程钢结构管生产效率的目的。

海洋平台建造项目配管专业现场常见问题及有效解决策略

对于海洋平台建造项目配管专业现场而言,存在多种类型的问题,这些问题的存在极大的影响了海洋平台建造项目的实施,对此应找出其存在的种种问题,并进行解决。在此背景下,本文主要对海洋平台建造项目配管专业现场常见问题展开分析概述,提出有效的解决策略。

基于现场监测分析冲刷对海上风电大直径钢管桩的影响

基于对海上风电大直径钢管桩的监测数据分析了冲刷对钢管桩的影响。理论计算显示,风机基础冲刷会导致结构整体刚度下降,同时增大风机基础桩端位移。现场监测结果表明,风机的一阶频率监测值会在一定幅度范围内围绕设计值波动,一段较长时间的监测频率值基本能反映风机实际在位频率或接近设计频率。从监测结果可以看出,针对风机中存在的密集模态,需要采用进一步的手段识别分析。其研究成果为海上风电工程的开发和建设提供了重要的技术支持和参考依据。

国内外铺管船的对比研究

通过对比国内外正在使用中的深／浅水铺管船，介绍了国内外海管铺设的方法。也分析了各个铺管船的作业能力、功能参数，指出了我国在海管铺设技术上的差距以及今后工作的方向。

大洋采矿输送软管动力特性的数值研究

在大量勘探数据的基础上 ,对中国东太平洋 7.5万 km2矿区采矿环境进行研究 ,得出集矿机是否安全行驶 ,直接关系着大洋采矿的成败。影响集矿机行驶的因素很多 ,其中输送软管是重要因素之一。通过理论分析计算和小型模拟实验相结合的研究方法 ,进行了软管与集矿机受力分析与仿真计算研究 ,开发了相应的应用软件。总结了大洋采矿系统中输送软管动态特性数值研究的最新研究成果 ,对我国大洋多金属结核矿产资源的开发 。

深海采矿扬矿管非线性偏移特性研究

由于受海流及采矿船的拖航作用,深海采矿扬矿管会发生大偏移,这属于几何非线性问题。将扬矿管简化为非线性梁单元,利用T.L.描述方法建立了有限元模型,运用能量法推导了刚度矩阵,给出了液动力的计算方法及增量步内的Newton-Raphson迭代求解方法。分析了不同拖航速度、缓冲矿仓质量以及扬矿管与采矿船连接方式对扬矿管偏移的影响。计算结果表明,拖航速度和缓冲矿仓质量对扬矿管偏移有很大影响,而扬矿管与采矿船的连接方式对扬矿管的偏移几乎没有影响。为采矿系统的合理设计提供了理论分析方法和设计依据。

深海采矿扬矿管非线性动态特性研究

深海采矿扬矿管受海浪、海流及采矿船的拖航作用产生大偏移 .将扬矿管简化为梁单元 ,建立了几何非线性有限元模型 ,分析了液动力的计算方法 ,给出了增量平衡方程以及New mark迭代方法 .分析了采矿船在变速条件下扬矿管的偏移构型、运动速度、加速度及弯曲应力 .扬矿管底端 (即缓冲矿仓处 )偏移位移达 319 0 2m ,扬矿管在顶部弯曲应力达 13 10 34MN/m2 .

5000m深海扬矿管运动状态影响因素分析

深海采矿扬矿管处于海洋环境之中 ,受海浪、海流以及采矿船拖航的影响 ,会发生大的偏移。研究分析了海浪、海流、采矿船拖航速度、中间矿仓质量以及扬矿管与采矿船连接方式对扬矿管的影响 ,可为系统设计、布局、运行和控制提供参考。

考虑流固耦合的1000m深海扬矿硬管动力学分析

考虑1 000 m深海扬矿硬管外部海洋环境及管道内部流体的流动特性,建立扬矿硬管内、外部流体的流固耦合有限元分析模型,研究不同工况下,内流、中间仓和拖航速度等对扬矿硬管位移特性及其应力分布特性的影响。研究结果表明内流是一个重要因素,不能忽略其对管道的位移以及应力作用,随着内流密度的增大,管道横向偏移减小,等效应力增大。在拖航状态下,随着拖航速度的增大,管道横向偏移以及等效应力都增大。管道横向偏移随着中间仓质量的增大而减小,等效应力先减小后增大。

带柔性接头的深海立管动力特性和非线性静力响应分析

深海立管各段之间并非完全刚性连接，本文提出了一种柔性接头的物理模型并建立了整个立管系统的控制方程，研究了柔性接头对立管动力特性和几何非线性静力响应的影响。

基于有限元和虚拟样机技术的螺纹与球铰连接扬矿管整体水平运动

为了研究螺纹与球铰连接两种情况下的扬矿管系统的整体水平运动,建立了螺纹连接和球铰连接扬矿管系统的几何模型,分析了系统的受力和约束情况,并分别用有限元和虚拟样机技术进行了4级海况时瞬时动态分析和动力学分析.结果表明:螺纹连接扬矿管系统的最大横向偏移量较小,但是管体承受很大的弯矩;在球铰连接的系统中偏移量为6m左右,管体不受弯矩,相当于柔性管,接头应选用耐磨性较好的材料.

内波场中水平桩柱波阻的实验研究

分析水平阻力与内波波要素的关系,采用实验室实验的方法,研究了水平桩柱与内波的相互作用,焦点是研究内波波要素与波阻之间的关系。实验中的密度分层采用典型跃层型剖面,而内波是由自行研制的造波机生成。实验结果表明,当内波的频率不变时,水平桩柱所受到的阻力随着内波的振幅增加而增加,它的量值与分层有关。对于强跃层的密度分布,当桩柱处在跃层中时,受到的水平波阻较小,而在跃层之外则受到较大的水平波阻。

坠物撞击海底管道损伤的BP神经网络预测模型

为预测坠物撞击饱和黏土海床上海底管道的损伤,建立了坠物撞击下饱和黏土海床与海底管道相互作用的动力有限元模型,结合海底管道实际工作条件的变化范围,分析坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压、海床土不排水抗剪强度6个参数对海底管道损伤的影响规律,将6个参数作为输入层参数,以管道损伤作为输出参数,将数值模拟结果作为训练样本,通过学习和训练构建形成了海底管道损伤预测的BP神经网络模型。研究结果表明:坠物撞击能量越大,管道损伤越大,管道损伤增长速率随坠物撞击能量的增大而趋缓;管道直径、壁厚、内压、管道屈服强度增加,管道损伤减小;饱和黏土海床不排水抗剪强度越大,管道损伤越大。建立的海底管道损伤BP神经网络预测模型,仅需要坠物撞击能量、管道直径、壁厚、钢材等级、内压和海床土不排水抗剪强度6个参数,模型简单、便捷,能够较好地预测饱和黏土海床海底管道受坠物撞击的损伤,数值算例涵盖了常见饱和黏土海床海底管道的工作条件,具有很好的适用性,为海底管道损伤预测提供了新思路。

中国公众海洋意识体系初探——基于大连7·16油管爆炸事件网民意见的分析

中国公众的海洋意识与发达国家相比存在较大差距。阐述海洋意识的界定和海洋意识体系的构成,基于大连7.16油管爆炸事件后网民在论坛上发表的意见,探析当前沿海地区民众的海洋意识,并提出中国公众海洋意识体系构建的对策。

埕岛油田海底管道工程海域环境现状及质量评价

利用实测资料采用《中国近海水质评价方法》对工程海域环境现状进行分析和质量评价，结果表明工程海域水体主要污染为有机污染和石油污染；主要污染物为无机氮、无机磷、石油类、铅。海域为三类海水。靠近采油平台、油井组的站位水质差，远离平台、井组水质较好，说明海上石油开发带来了一定的污染。工程海域内的底质尚未受到污染。