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OC4漂浮式风电平台的水弹性响应及波浪载荷研究

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海洋工程 2024年第2期42卷 56-67页

作者：林琳陈明杨杨鹏张洁徐浩然张凯上海勘测设计研究院有限公司上海200335 上海海上风能资源开发利用工程技术研究中心上海200335 华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 华中科技大学船舶和海洋水动力学湖北省重点实验室湖北武汉430074 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

漂浮式风电平台在波浪中的摇晃运动会导致塔架根部产生很大的弯矩,极大地威胁平台结构安全。同时流体的附连水质量效应对平台塔架结构的动响应有着较为显著的影响,因此充分考虑这种流固耦合效应有利于更加准确地评估平台塔架的结构动响... 详细信息

漂浮式风电平台在波浪中的摇晃运动会导致塔架根部产生很大的弯矩,极大地威胁平台结构安全。同时流体的附连水质量效应对平台塔架结构的动响应有着较为显著的影响,因此充分考虑这种流固耦合效应有利于更加准确地评估平台塔架的结构动响应。采用三维频域线性水弹性方法计算塔架在流体作用下的结构共振频率特征以及各阶模态振动的主坐标响应特性,然后通过弹性模态叠加法获得塔架的弯矩载荷。并结合概率学手段,预报了短期极限海况下塔架弯曲载荷响应,为新一代漂浮式风电平台结构安全性评估和方案设计提供了技术支撑。

关键词：风能浮式平台水弹性波浪载荷浮式风电

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多连通域浮式平台波浪载荷水池模型试验研究

海洋工程 2024年第1期42卷 58-66页

作者：耿彦超丁军俞俊王琦彬凌宏杰邬志佳朱云龙谢卓雨中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214082 江苏科技大学江苏镇江212003

大型多连通域浮式平台的典型代表是大型海上旅游浮式综合体,依据概念设计,开展大型多连通域浮式平台的波浪载荷水池模型试验研究,试验对不同海况下4种典型多连通域浮式平台方案进行波浪载荷测量,包括剖面的垂向弯矩、水平弯矩和扭矩等,... 详细信息

大型多连通域浮式平台的典型代表是大型海上旅游浮式综合体,依据概念设计,开展大型多连通域浮式平台的波浪载荷水池模型试验研究,试验对不同海况下4种典型多连通域浮式平台方案进行波浪载荷测量,包括剖面的垂向弯矩、水平弯矩和扭矩等,通过观察试验现象和分析测量数据,获得了不同方案大型多连通域浮式平台的波浪载荷特性。试验结果表明:由于平台质量大、振动阻尼大,所以高频载荷成分小;平台在自由状态下载荷值基本都小于平台只释放垂荡状态载荷值;在方案四高波高状态下,平台波浪载荷的高频成分包含了波浪的非线性、约束柱与平台之间的耦合、平台自身的高频振动等。研究成果可为大型海上旅游浮式综合体的结构设计提供设计载荷输入,支撑平台的强度校核评估。

关键词：多连通域浮体海洋平台波浪载荷水弹性响应

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内河大型双体客船波浪载荷试验及仿真预报

船海工程 2024年第3期53卷 37-42页

作者：肖曙明王娜陈志飚刘敬喜杨鹏中国船级社武汉规范所武汉430022 船舶和海洋工程水动力湖北省重点实验室武汉430074

针对某内河大型双体客船,开展波浪载荷的模型试验和仿真预报研究。建立双体船波浪载荷预报的水动力仿真分析模型,获得双体船的垂荡、横摇、纵摇等运动响应特性,以及剪力、弯矩、转矩等波浪载荷沿船长方向的分布特征,研究航速对波浪载荷... 详细信息

针对某内河大型双体客船,开展波浪载荷的模型试验和仿真预报研究。建立双体船波浪载荷预报的水动力仿真分析模型,获得双体船的垂荡、横摇、纵摇等运动响应特性,以及剪力、弯矩、转矩等波浪载荷沿船长方向的分布特征,研究航速对波浪载荷的影响规律。设计加工双体船缩尺模型,开展了波浪不同波长和浪向角下的载荷试验研究,并将仿真结果、试验结果进行比较,吻合较好。

关键词：波浪载荷超尺度双体船结构强度

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带月池船舶的波浪载荷计算研究

舰船科学技术 2024年第8期46卷 81-87页

作者：刘在良谢琴曹健波施明波吴林峰张波浙江国际海运职业技术学院浙江舟山316021 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 海汇海洋工程技术(舟山)有限公司浙江舟山316100 中国农业发展集团舟山远洋渔业有限公司浙江舟山316000

由于“奋力号”打捞船的用途特殊、自带开底月池且L/B>5及B/D≤2.5,已不满足采用规范公式计算波浪载荷的条件,故需进一步用直接计算的方法确定其波浪载荷。以“奋力号”为例,简要介绍利用三维频域线性水动力计算软件SESAM,计算“奋力号... 详细信息

由于“奋力号”打捞船的用途特殊、自带开底月池且L/B>5及B/D≤2.5,已不满足采用规范公式计算波浪载荷的条件,故需进一步用直接计算的方法确定其波浪载荷。以“奋力号”为例,简要介绍利用三维频域线性水动力计算软件SESAM,计算“奋力号”在调遣和工作工况时,波浪弯矩和波浪剪力的长期及短期预报值,并与规范公式计算的波浪弯矩剪力值进行对比,为后续“奋力号”全船结构强度有限元分析中波浪载荷的施加提供依据。

关键词：波浪载荷短期预报长期预报

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波浪载荷下探井隔水导管力学特性研究

力学与实践 2024年第3期46卷 482-489页

作者：杨宇翔杨进张龙倪浩乘中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院

隔水导管是自升式平台进行海上作业的基础结构。然而，循环的波浪载荷会使隔水导管产生过大的横向位移和弯矩，进而导致其失效。本文结合Morison方程以及美国石油学会(American Petroleum Institute, API)规范中的p-y曲线，建立了井口... 详细信息

隔水导管是自升式平台进行海上作业的基础结构。然而，循环的波浪载荷会使隔水导管产生过大的横向位移和弯矩，进而导致其失效。本文结合Morison方程以及美国石油学会(American Petroleum Institute, API)规范中的p-y曲线，建立了井口到海底的隔水导管的分段力学模型，创新性地提出了将隔水导管简化为两端简支梁的多点边值问题的求解方法，将控制方程转化为一阶微分方程组，然后通过MATLAB求解计算，验证了本文理论推导和求解的正确性，最后对影响隔水导管力学性能的关键参数进行了分析研究。所得结论进一步提高了隔水导管理论模型的计算精度和对工程设计的有效指导作用。

关键词：隔水导管波浪载荷力学特性理论推导

畸形波浪环境下的埋首式无人艇水面运动特性研究

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上海交通大学学报 2024年

作者：巩超侯远杭张宇骐刘殿勇万跃进中车株洲电力机车研究所有限公司大连海事大学船舶与海洋工程学院

船舶在遭遇畸形波浪时，瞬间的冲击会使波浪载荷急剧变化，严重时甚至会造成船舶倾覆。为探究能有效抵御异常波浪冲击的特种船型，本文以一型对极端海况下高强度波浪载荷具有优良适应性的埋首式无人艇为研究对象，分析了其在多种波浪环... 详细信息

船舶在遭遇畸形波浪时，瞬间的冲击会使波浪载荷急剧变化，严重时甚至会造成船舶倾覆。为探究能有效抵御异常波浪冲击的特种船型，本文以一型对极端海况下高强度波浪载荷具有优良适应性的埋首式无人艇为研究对象，分析了其在多种波浪环境下的运动特性。首先基于雷诺平均Navier-Stokes方程（RANS），考虑了不同波幅的五阶Stokes波、畸形波对无人艇水面运动的影响；其次使用DFBI模型对船舶纵摇和垂荡两个自由度的运动进行分析；再次对仿真结果进行可视化处理，分析了船体表面压力、总阻力、运动响应和载荷特性。结果发现：随着波幅增加，埋首式无人艇的波浪载荷增大，运动响应更加剧烈；与五阶Stokes波相比，无人艇在畸形波中的波浪载荷更小，对船体结构安全具有较好的保护性，原因在于埋首式无人艇艏部集合了锥形船艏与球鼻艏的优势，对流经船艏的波浪产生了分散、分割的效果，有效抑制了波浪的冲击力，保证了无人艇在极端海况的航行安全。本研究的结果可为埋首式无人艇在畸形波等极端海况下的安全航行提供技术支撑。

关键词：畸形波埋首式无人艇波浪载荷数值模拟

极地半潜式海洋平台在不同环境载荷下的动态响应分析

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船舶力学 2024年第3期28卷 422-434页

作者：张奥博闯振菊刘社文李春郑季顺迎屈衍大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026 上海勘探设计研究院有限公司上海200335 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 华南理工大学海洋科学与工程学院广州511442

北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载... 详细信息

北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载荷和冰载荷的作用。本文研究某半潜式海洋平台在波浪、平整冰以及碎冰不同工况下的动态响应,采用势流理论和莫里森方程计算波浪载荷,利用离散元方法求解冰载荷,使用细长体有限元的方法分析锚泊系统,通过非线性时域计算求解得出平台的运动以及锚泊系统受力。结果显示:相较于其他环境载荷,平整冰作用下锚链的张力最大;在较小的海冰厚度、海冰密集度和冰块平均面积下的碎冰区,平台的运动符合现行安全规范。本文的研究可为北极地区油气资源的安全开发提供参考价值。

关键词：北极油气资源半潜式海洋平台波浪载荷冰载荷冰与结构相互作用

不同海域水文环境与风力机疲劳载荷差异性研究

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太阳能学报 2024年第1期45卷 205-209页

作者：葛君陈前王瑞良孙勇运达能源科技集团股份有限公司浙江省风力发电技术重点实验室杭州310012

在整机基础支撑结构的设计开发过程中,了解波浪载荷对海上风力发电机组疲劳载荷的影响至关重要。该文选取中国沿海地区部分典型海上风电场址,通过波浪凝聚及JONSWAP谱,对所选典型场址的波浪水文条件进行分析处理,并以此为变量,仿真研究... 详细信息

在整机基础支撑结构的设计开发过程中,了解波浪载荷对海上风力发电机组疲劳载荷的影响至关重要。该文选取中国沿海地区部分典型海上风电场址,通过波浪凝聚及JONSWAP谱,对所选典型场址的波浪水文条件进行分析处理,并以此为变量,仿真研究不同波浪对于海上风力发电机组关键部件的疲劳载荷影响。最后,引入风浪异向,更贴合实际地评估波浪对疲劳载荷的影响。

关键词：海上风力发电机组波浪载荷水文环境疲劳载荷塔底载荷基础设计

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海上旅游平台大跨度网壳结构强度分析

船舶力学 2024年第2期28卷 250-260页

作者：方春岳亚霖韦朋余张亦龙戴泽宇杨伟楠张欣玉中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

海上旅游平台大跨度网壳结构作为新型结构,目前还没有成熟的设计和强度分析方法。本文以网壳结构立柱间的相对位移为波浪载荷控制参数,基于设计波法和三维水弹性理论计算波浪载荷;以百年一遇的风速作为风载工况,采用k-ε湍流模型模拟风... 详细信息

海上旅游平台大跨度网壳结构作为新型结构,目前还没有成熟的设计和强度分析方法。本文以网壳结构立柱间的相对位移为波浪载荷控制参数,基于设计波法和三维水弹性理论计算波浪载荷;以百年一遇的风速作为风载工况,采用k-ε湍流模型模拟风场计算风载荷,利用面元积分法计算网壳结构等效节点载荷,建立大跨度网壳结构外载荷计算方法。在此基础上,以“海洋之心”旅游平台为算例,开展了网壳结构响应分析,获得了风载荷、波浪载荷及风浪联合作用下的网壳结构响应,对比分析了风载荷和波浪载荷对网壳结构响应的影响。

关键词：海上旅游平台大跨度网壳结构风载荷波浪载荷结构强度