南京水利科学研究院 《海洋工程》2008年第2期摘要

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南京水利科学研究院 《海洋工程》2008年第2期摘要

时间: 2013-02-26 14:50 来源: 未知 作者: huawen 点击: 次

深海立柱式平台概念设计研究 张 帆，杨建民，李润培，柳存根 （上海交通大学 海洋工程国家重点试验室，上海200030） 摘要：以上海交通大学海洋工程国家重点实验室提出的多柱桁架式立柱平台（Cell-Truss Spar）概念为例，对Spar平台的概念设计方法和过程进行

深海立柱式平台概念设计研究

张 帆，杨建民，李润培，柳存根

（上海交通大学 海洋工程国家重点试验室，上海200030）

摘要：以上海交通大学海洋工程国家重点实验室提出的多柱桁架式立柱平台（Cell-Truss Spar）概念为例，对Spar平台的概念设计方法和过程进行了初步的研究，并对其水动力性能进行理论和数值计算，分析一些影响Spar平台运动性能的参数。设计涉及到两方面的问题：一是设计方法、流程以及结构物的形式；二是水动力性能。整个设计流程是一个不断循环的交互式的过程，需要考虑很多方面因素的影响。?

关键词：立柱式平台；概念设计；水动力性能

海洋平台张力腿非线性动力响应

徐万海,曾晓辉，吴应湘

（中国科学院 力学研究所，北京 100080）

摘要：采用非线性梁模型，充分考虑张力腿轴向与流向的耦合效应及平台运动对张力腿的作用，运用Galerkin法进行分析求解，研究不同的长径比（L/D）情况下，弯曲刚度和非线性耦合效应的影响，以期得到更适用于实际的张力腿简化模型。

关键词：AR(p)；长径比；Galerkin法；参数振动；受迫振动；张力腿

低速运动船只撞击埋置框架结构动力分析模型

朱 斌1,2 ，陈仁朋1,2 ，罗 军1,2 ，陈云敏1,2

（1．浙江大学 土木系，杭州 310027；2.浙江大学 软弱土与环境土工教育部重点实验室,杭州 310027）

摘要：通过引入合理的撞击模型，建立了水面运动船只低速撞击埋置框架结构的传递矩阵-节点耦合矩阵动力分析模型。该模型可模拟船只与结构在撞击过程中的短暂脱离，并分析撞击力时程曲线和整个撞击系统的动力响应。与有限元方法的比较验证了结构传递矩阵-节点耦合矩阵动力分析方法的有效性。不同于规范计算方法，分析发现撞击过程中的最大撞击力不仅与船只的初始动能有关，还受船只与结构间的接触刚度及结构的自身刚度影响，这两种刚度越大，则最大撞击力也越大，撞击持续时间则越短，而撞击力时程曲线的振荡越明显，甚至在船只撞击结构后的很短时间内就可能产生较大的撞击力峰值。

关键词：船只；撞击；框架结构；传递矩阵；撞击力。

方向分布对三维聚焦波浪波面特性影响研究

李金宣1 ，柳淑学1 孙一艳1 HONG Keyyong2

（1．大连理工大学 海岸及近海工程国家重点实验室，大连 116023；2.Maritime and Ocean Engineerintg Research Institute,Daejeon 305-403,Korea）

摘要: 波浪聚焦被认为是产生极限波浪的重要机理之一，近年来受到普遍重视。通过高阶谱方法，引入造波边界建立数值计算模型，模拟聚焦波浪在不同方向分布时的产生和聚焦过程，研究波浪的方向分布对聚焦波浪的波面、波峰最大值、聚焦点的偏移、波面参数及频谱的影响。研究结果表明波浪方向分布越窄，波浪的非线性影响越强、波面越陡，波峰值、聚焦点的偏移和波面特征参数都越大；同时方向分布对波浪聚焦前后的能量具有很大的影响。

关键词：谱方法；聚焦波；极限波；多向波?

港域波浪数学模型的改进与验证

潘军宁, 左其华, 王登婷
（南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程国家重点实验室，南京 210029）

摘 要：通过物理模型对改进的港内波浪传播变形数学模型进行验证。该数学模型以推广的时变缓坡方程为控制方程，采用含松弛因子的ADI法求解，并对波浪反射和透射边界模拟方法进行改进。先通过物理模型试验确定斜向浪入射条件下抛石防波堤前的波浪反射系数，作为数学模型中部分反射边界模拟的依据。然后进行了一个典型港口内波浪折射、绕射和反射的模型试验，测量港内波浪分布。对比模型试验和数学模型计算的结果表明，数学模型可较好地模拟港内复杂地形和边界条件下规则波和不规则波的传播变形。

关键词：波浪；缓坡方程；数学模型；边界条件；验证

强潮河口三维无结构网格盐度数学模型

王志力, 陆永军, 左利钦
（南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京210024）

摘 要：采用平面无结构网格和垂向直接分层，建立了强潮河口盐度三维斜压力数学模型。无结构网格使模型能够适应河口复杂的边界，并可以根据需要进行局部加密。Casulli的半隐式法离散模型水位梯度和垂项紊动扩散项，克服了水位梯度和垂项紊动扩散对模型稳定性的影响，Semi?Lagrangian法用于模型对流项的离散，使模型具有“无条件”稳定性。采用水池风生流和盐度异重流算例检验了模型，并应用模型模拟了强潮河口（瓯江口）的潮流盐度运动，计算和实测结果进行比较，表明该模型是准确、可靠的。

关键词：强潮河口；非结构网格；半隐式格式；Semi-Lagrangian法?

同向流中椭圆喷口射流掺混特性实验研究

高 柱1,陈和春1,唐洪武2,陈 红2
（1.三峡大学 土木水电学院，宜昌 443002；2.河海大学 水利水电工程学院,南京 210098)
摘 要：采用激光诱导荧光技术（laser induced fluorescence?LIF）对同向流动环境中具有不同喷口高宽比（aspect ratio?AR）、射流比（velocity ratioVR）的椭圆喷口射流与圆喷口射流的标量物质浓度场进行可视化和定量化研究。系统研究了同向流动环境中椭圆喷口射流浓度场的各种掺混稀释特性：中心线稀释度，射流扩展宽度，下游不同断面上的时均浓度分布和紊动强度分布。采用紊流理论和量纲分析方法对实验数据进行分析讨论，给出同向流动环境中受动量控制的椭圆射流稀释度预报方法，提出该类椭圆射流稀释度预报方法归并到已有圆射流系列预报模型中的实现途径，比较了具有相同出口超值动量Me0的圆射流与椭圆射流的沿程稀释度变化。由于椭圆射流比圆射流具有更高的稀释度增长比率，说明椭圆射流比圆射流具有更好的掺混稀释效果。

关键词：椭圆射流；稀释度预报；LIF技术；同向流

浅水非线性波作用下沙质底床孔隙水压力响应数值分析

程永舟1.2.3 ，王永学2 ，蒋昌波1.3

（1.长沙理工大学 水利学院，长沙 410076；2. 大连理工大学 海岸及近海工程国家重点实验室，大连 116024；3.水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室,长沙 410076）

摘 要：近岸水深较浅，波浪具有较强的非线性，海床破坏与波浪作用下孔隙水压力的分布有着密切的关系。波浪场控制方程采用雷诺时均方程和k-ε紊流模型，入射波彩采用椭圆余弦波，采用PLIC-VOF法追踪自由表面；海床域以Biot动力固结理论为基础,建立了非线性波浪与海床相互作用的弱耦合数学模型,获得椭圆余弦波作用下沙质海床中孔隙水压力响应规律。计算结果表明,与线性波浪相比，浅水非线性波作用下沙质海床中孔隙水压力幅值增大非常显著。

关键词：非线性波浪；沙质底床；孔隙水压力；耦合模型比

均质地基上浅埋矩形基础极限承载力上限分析

栾茂田1,2 ，张其一1,2 ，杨庆1,2 ，王志云1,2

（1.大连理工大学土木水利学院岩土工程研究所，大连116024；2.大连理工大学 海岸及近海工程国家重点实验室，大连 116024）

摘 要：基于土体塑性极限分析理论，推导一般黏性土地基上矩形基础承载力的上限解。为了证实上限解的合理性与适用性，采用大型通用有限元分析软件ABAQUS进行数值分析，并分别与Vesic理论解和Salgado et al理论解进行了对比。结果表明，推导的三维矩形基础上限解能较好地计算黏性土地基的极限承载力。

关键词：上限分析；速度场；极限承载力；矩形基础；ABAQUS?

线弹性土壤中埋设悬跨管道的弯曲和振动特性

邢静忠1，柳春图2
（1.天津工业大学机械电子学院，天津 300160；2.中国科学院 力学研究所,北京 100080)

摘 要：利用细长梁小挠度理论，研究给出了两端埋设在线弹性土壤中的悬跨段管道和埋设段管道在自重作用下的变形和内力公式。基于静挠度公式，用能量法给出了第一阶弯曲振动的 固有频率公式。讨论了不同土壤刚度条件下悬跨段管道的变形和内力特征，以及第一阶弯曲振动固有频率，并和工程上推荐使用的简支梁和两端固支梁的静动态特性进行比较。研究表 明在跨度大、土壤刚度大、管道弯曲刚度较小时无量纲土壤刚度系数较大，埋设段管道对悬跨段管道的刚度约束比较大，悬跨段管道可以近似按两端固支梁模型来模拟；反之，只有在 土壤刚度系数较小的几个参数点上，悬跨管道的静动力特性等价于简支梁模型。

关键词：悬跨管道；弹性地基梁；埋设悬跨；小挠度理论；固有频率??

海底管线地震应力影响分析

张小玲1 ，栾茂田1,2,3，郭莹1,2 ，曲鹏1

（1.大连理工大学土木水利学院岩土工程研究所，大连 116024；2. 大连理工大学 海岸及近海工程国家重点实验室，大连 116024；3.中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉 430071）

摘 要：基于Biot动力固结理论建立海床?管线相互作用的计算模型。利用粘弹性人工边界，以大型有限元软件ADINA为平台对El Centro地震波作用下的海底管线的动力响应进行分析，重 点讨论管线覆盖层几何形状以及海床土各向异性对海床土体的孔隙水压力和管线内应力的影响，更为实际地反映了海底管线的地震应力作用。

关键词：海底管线；孔隙水压力；地震荷载；粘弹性人工边界??

可燃气体泄漏爆炸下海洋平台数值仿真计算

王珂， 尹群，嵇春艳，苏艳艳

（江苏科技大学船舶与海洋工程学院，镇江212003）

摘 要：用等效TNT方法计算了海洋平台复杂结构在油气爆炸冲击波作用下的动态响应，采用MSC.DYT RAN中的多欧拉-拉格朗日耦合方法进行数值模拟研究。用多欧拉域模拟结构内外空气中爆炸 冲击波传播情况，用快速耦合方法计算结构和流体的耦合作用。模拟结果显示：在油气爆炸冲击波的作用下，平台舱室变形、失效后破裂，冲击波通过破口传入平台其它舱室；研究了平台各层甲板、舱壁等构件的吸能情况，为平台的结构设计和结构加强打下基础。

关键词：气体爆炸；海洋平台；多欧拉-拉格朗日耦合；数值计算?

钱塘江强潮河段江道缩窄治理研究

陈来华，潘存鸿

（浙江省水利河口研究院，杭州 310020）

摘 要:对钱塘江强潮河段江道缩窄治理进行研究。首先，回顾治理方案的比选，江道全线缩窄时河轴线线路和河道宽度的确定原则，以及不同河段的指数放宽率。然后，介绍了在涌潮汹涌、滩涂淤坍变化剧烈的强潮河段，实施筑堤所采取的工程措施的步序与要点。最后，分析论证了大规模江道缩窄治理后河床、潮汐、洪水位及涌潮高度等特征值的变化。可供进一步深入理论研究和工程施工参考运用。

关键词：河口治理；方案比选；江道缩窄；指数放宽；工程措施；特征变化

一次东北季风过程下珠江口磨刀门河口环流研究

刘欢1,超羽2, ,包芸1,2 ,温晶3

（1.中山大学工学院力学系，广州 510275；2.中山大学 近岸海洋研究中心,广州 510275；3.广东省气象局,广州 510080)

摘 要:根据2003年12月9日至15日的大、中潮同步水文观测资料及江门市斗门县气象局关于风的气象资料，结合Ecomsed三维斜压模型，对东北季风过程下的磨刀门垂向环流进行研究。通过理论分析和模型计算，表明向海的冬季风对河口垂向环流的形成起着重要的作用。风的作用有加强径流效果，加大了表层水体向下游的流动，同时底层水体的上溯使该地区形成了稳定的垂向环流。统计气象资料推断，枯季期间磨刀门水道出现垂向环流现象的时间约占总天数的51％。

关键词：冬季风；磨刀门；河口环流；Ecomsed模型?

新奥尔良防洪工程体系破坏原因分析与研究

黄岳文1, 余雄2

（1.广州市水利水电勘测设计研究院，广州 510640；2.Department of civil Engineering,Case Western Researve University,Cleveland OH 44106-7201）

摘 要:通过飓风卡特里娜对新奥尔良防洪工程体系破坏情况的回顾并分析其破坏原因，结合其它海堤的建设情况，总结防洪工程体系建设经验教训。认为防洪工程建设应有系统工程的观念，并基于风险分析进行设计；筑堤土料尽量采用抗冲能力强的粘土或采用抗冲性能差的土料时应有相应的防护措施；注意堤防的防护设计，特别是生物措施的利用；强调应重视工程地质参数的正确选取。

关键词：飓风卡特里娜；新奥尔良；防洪工程体系；经验教训?

基于蚁群算法深海采矿机器人工作路径规划

史春雪,卜英勇,罗柏文,杨勃

（中南大学机电工程学院，长沙 410083）

摘 要:针对深海采矿机器人路径规划问题，提出一种适合于采矿作业的改进蚁群算法。该算法利用位图法建立环境模型，依据构型空间的思想将路径规划问题简化为质点运动问题；利用改进的蚁群算法对问题进行描述，蚁群搜索中采用邻居搜索原则和中线偏移策略。最后通过仿真实验表明，，该算法精度高，在海底环境中，能够完成机器人采矿作业的要求。?

关键词：采矿机器人；路径规划；蚁群算法?

现场波浪观测技术发展和应用

左其华

（南京水利科学研究院，南京 210029）

摘 要:介绍与海洋工程有关的应用于水下、水面、水上和太空不同空间位置的现场波浪观测技术。根据不同仪器量测的基本原理，分析其对工程应用的适合性和局限性；并讨论了现场 波浪观测的发展趋势以及我国应采取的对策。

关键词：海洋工程；波浪观测技术；发展趋势

Spar平台与刚性立管及浮力罐耦合动力研究综述

王颖,杨建民,肖龙飞

（上海交通大学海洋工程国家重点实验室, 上海 200030）

摘 要:Spar平台是深水和超深水海域中极具竞争力的平台类型。Spar平台中刚性立管顶端所需的张力由月池内部的浮力罐提供，浮力罐在水平方向由导向架支撑。平台运动过程中，浮力罐及立管与平台主体发生相对运动和相互动力作用，在水平方向上发生带有空隙效应的碰撞现象，在垂向产生库仑摩擦效应。这是一种复杂的非线性多点接触耦合动力现象，对平台主体和浮力罐的运动及性能都有着重要影响。因此，无论从平台主体设计及水动力性能方面，还是从浮力罐疲劳分析及安全性方面考虑，都有必要对Spar平台与浮力罐之间的耦合动力作用进行深入的研究。在介绍目前国际上Spar平台与浮力罐相关研究情况及进展的基础上,提出了今后研究的有关建议。

关键词：Spar平台；浮力罐；耦合运动；刚性立管；导向架

深海石油平台及其锚固基础形式评述

李飒1, 韩志强2, 王圣强1, 董艳秋1, 要明伦1

(1.天津大学建筑工程学院,天津 300072；2.中国船级社 天津分社,天津市300457）

摘 要:随着全球对能源需求量的不断增加，海上石油开发逐渐向深海甚至超深海范围发展，传统的海洋平台已经不能满足海洋油气开发的需要。顺应式塔式平台（CT或CPT）、张力腿式平台（TLP）、迷你张力腿式平台（Mini?TLP）、Spar平台、水下生产系统（Subsea System）、浮式生产系统（FPS）和浮式生产储油装置（FPSO）等各种结构形式被用于深海的开发。随着水深的发展，系泊系统（含锚固基础）成为平台的关键部分。深入了解这些结构各自的特点、使用情况以及锚固方法，将有助于我国深海石油事业的发展。

关键词：深海；结构形式；锚泊系统；锚固基础

 

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