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尾闾河道形态演变特征的模拟试验研究

水科学进展 2024年第3期35卷 508-520页

作者：白玉川孙艳杰宋晓龙徐海珏吴金森田源天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350 天津大学河流海岸工程泥沙研究所天津300350

尾闾河道是河流与海洋交互的关键地带,对其形态演变研究具有生态环境意义。采用物理试验方法对常见的喇叭状和蜿蜒状(河口左偏与右偏)尾闾河道演变过程进行模拟,研究不同水沙条件下河道演变规律,并以河相系数和相对粗糙度为基准对不同... 详细信息

尾闾河道是河流与海洋交互的关键地带,对其形态演变研究具有生态环境意义。采用物理试验方法对常见的喇叭状和蜿蜒状(河口左偏与右偏)尾闾河道演变过程进行模拟,研究不同水沙条件下河道演变规律,并以河相系数和相对粗糙度为基准对不同河型稳定性进行评估。试验发现:河道平面形态会经历一个“稳定—微变—强变”阶段;河床平均高程和比降随时间的增加而增大,模型河道上游和河口段变化最大,中游段变化最小;加沙时上游河岸侵蚀、河床淤积,加沙停止后下游与河口段河岸侵蚀大于河床侵蚀,河口分汊、摆动。平面形态不稳定区域:蜿蜒状为下游段,最大与最小河相系数相差6.51倍以上;喇叭状为河口段,最大与最小河相系数相差3.32倍以上。断面形态不稳定区域:左偏蜿蜒状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差3倍以上;右偏蜿蜒状为上游段,最大与最小相对粗糙度相差2.03倍以上;喇叭状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差4.09倍以上。

关键词：河流形态水沙变化河相关系物理试验尾闾河道-河口

基于ConvGRU的空气污染预测可视分析系统

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第6期36卷 928-936页

作者：杨璐陈聪毕重科邱晓滨李云龙天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津300384 天津大学智能与计算学部天津300350 天津市海洋气象重点实验室天津300074 天津市气象科学研究所天津300074 国家超级计算天津中心天津300457

预测细颗粒污染物浓度是制定防污减排措施的主要途径之一.针对传统的用于预测的大规模数值模拟需要在超级计算机上计算数小时乃至数天,成本高、效率低,甚至影响实效性的问题,提出一种基于卷积门控循环单元(ConvGRU)的细颗粒物污染预测方... 详细信息

预测细颗粒污染物浓度是制定防污减排措施的主要途径之一.针对传统的用于预测的大规模数值模拟需要在超级计算机上计算数小时乃至数天,成本高、效率低,甚至影响实效性的问题,提出一种基于卷积门控循环单元(ConvGRU)的细颗粒物污染预测方法.首先设计一个全面损失函数(C-Loss),综合考虑预测结果与实况之间的绝对误差和相对误差,通过与常用的均方损失函数对比,证明C-Loss可以使预测模型更适合细颗粒物;然后根据领域专家需求,设计一个可交互的可视分析系统,领域专家可以高效地获取一系列时刻的预测结果,从而交互式地深入探索大气污染的形成过程与气象因素之间的相关性,为进一步制定防污减排方案提供了科学依据.通过一系列应用示例全面地分析了污染物的形成原因,并验证了预测模型的有效性.

关键词：大气污染可视分析基于卷积门控循环单元

基于毕达哥拉斯模糊概率Petri网的FPSO单点关键部件风险评估

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船海工程 2024年第5期53卷 88-93页

作者：张宝雷于之兴韩宇孙冰中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司天津300452 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300072 天津大学天津市港口与海洋工程重点实验室天津300072

为准确对FPSO单点系泊系统关键部件进行风险评估,通过产生式规则建立概率Petri网络模型,基于德尔菲法的结构熵权法确定专家权重,并引入毕达哥拉斯模糊集理论收集、聚合专家意见得到基本事件的模糊可能性得分和模糊失效概率,利用概率推... 详细信息

为准确对FPSO单点系泊系统关键部件进行风险评估,通过产生式规则建立概率Petri网络模型,基于德尔菲法的结构熵权法确定专家权重,并引入毕达哥拉斯模糊集理论收集、聚合专家意见得到基本事件的模糊可能性得分和模糊失效概率,利用概率推理算法迭代出最终的失效概率,并进行基本事件重要度分析。实例分析结果表明,引起单点系泊系统发生失效的主要因素有电滑环电刷磨损、电滑环负载电流较高、液滑环结构物晃动冲击、液滑环润滑不充分、电滑环电压过高击穿等。针对主要风险因素提出预防和控制措施,能够保障系统安全正常地运转。

关键词： FPSO单点系泊系统概率Petri网毕达哥拉斯模糊集风险评估

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砂土中筒型基础临界吸力计算方法研究

大型铺管船托管架疲劳损伤实时监测应用与研究

太阳能学报 2024年第6期45卷 599-606页

作者：郭炳川孟祥传杨林林李红涛梁超刘润中国船级社海洋工程技术中心天津 300457 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津 300072

开展砂土中筒型基础吸力沉贯的系列模型试验,测试筒型基础下沉过程中吸力的发挥过程,并通过反分析得出筒内外土体渗透系数比的变化规律.结果表明:当筒内土体出现管涌现象时,筒内负压会瞬间降低;随着沉贯深度的增加,临界吸力值也逐渐增大... 详细信息

开展砂土中筒型基础吸力沉贯的系列模型试验,测试筒型基础下沉过程中吸力的发挥过程,并通过反分析得出筒内外土体渗透系数比的变化规律.结果表明:当筒内土体出现管涌现象时,筒内负压会瞬间降低;随着沉贯深度的增加,临界吸力值也逐渐增大;此外,筒内外土体的渗透系数比呈指数函数型增长;假设在沉贯过程中土体的渗透系数不变,则临界吸力的预测结果均小于实测值.根据试验结果改进砂土中筒型基础沉贯过程临界吸力的计算公式,并进行工程案例验证.

关键词：海上风电筒型基础吸力沉贯临界吸力渗流减阻

来源：博看期刊评论

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船舶力学 2024年第6期28卷 907-916页

作者：闫宏生陈森彪贾同宇陈永訢孟祥伟天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 海洋石油工程股份有限公司天津300461

托管架长期承受着交变载荷的作用,结构疲劳破坏问题不容忽视。为此,本文分别基于波浪谱和监测数据对托管架的疲劳问题进行研究。通过计算结果的对比分析,发现基于波浪谱的疲劳损伤计算,由于波浪荷载的随机性很强,导致计算结果偏于保守,... 详细信息

托管架长期承受着交变载荷的作用,结构疲劳破坏问题不容忽视。为此,本文分别基于波浪谱和监测数据对托管架的疲劳问题进行研究。通过计算结果的对比分析,发现基于波浪谱的疲劳损伤计算,由于波浪荷载的随机性很强,导致计算结果偏于保守,适用于设计阶段结构的疲劳寿命预报评估;而基于实时监测数据的疲劳损伤计算,数据相对更加准确,适用于实时评估结构当前的疲劳损伤情况,并依此提出适当的维修和保养建议。

关键词：托管架疲劳谱分析实时监测对比分析

1,5-萘二酚改性环氧树脂及其氮化硼复合材料的制备与导热性能

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中国表面工程 2024年第1期37卷 110-117页

作者：吴连锋朱洪宇申小松朱艳吉汪怀远海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室青岛266071 天津大学材料科学与工程学院天津300350 天津大学化工学院天津300350

环氧树脂是导热复合材料领域必不可少的,但是由于其本征导热系数较低限制了应用,因此提高环氧树脂本征导热系数对于高性能导热复合材料的开发具有重要意义。环氧树脂本征热导率的提高通常可采用引入刚性基团的方式实现,而实际操作中往... 详细信息

环氧树脂是导热复合材料领域必不可少的,但是由于其本征导热系数较低限制了应用,因此提高环氧树脂本征导热系数对于高性能导热复合材料的开发具有重要意义。环氧树脂本征热导率的提高通常可采用引入刚性基团的方式实现,而实际操作中往往受限于含刚性基团分子与环氧树脂分子之间存在极性差异、相容性不一致等问题,导致环氧树脂及其复合材料结构设计与合成具有复杂性,限制了其实际应用。采用含较强刚性萘环的1,5-萘二酚(Naphthalenediol)改性环氧树脂(EP)制备萘改性环氧树脂(NEP),改善环氧树脂分子链的“有序性”,减少导热过程中声子的散射,提高材料的导热性。研究结果表明,NEP的导热系数为0.32 W/(m·K),是EP导热系数0.19 W/(m·K)的1.68倍。氮化硼(BN)填料的加入使NEP/BN复合材料的热导率提升至1.25 W/(m·K),为EP/BN复合材料热导率1.01 W/(m·K)的1.24倍,EP的6.58倍。NEP及NEP/BN复合材料导热性能的提升,归因于萘环的刚性引起分子链的排列更加有序,以及改性过程中形成氢键的协同作用。向环氧树脂中引入萘环结构,采用简单的试验操作,明显提高了环氧树脂的本征热导率,可以为具有良好导热性能的树脂材料的开发提供思路。

关键词：环氧树脂 1,5-萘二酚导热改性热导率

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质量比对D形截面柱体流致振动的影响

力学学报 2024年第3期56卷 540-549页

作者：宋吉宁李壮蒋学炼金瑞佳刘宇航天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 交通运输部天津水运工程科学研究院港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456

利用涡激振动进行海流能收集的VIVACE装置是新能源领域的研究热点.应用FLUENT软件采用k-ωSST湍流模型和Newmark-β法,通过数值模拟探究了四个质量比(2,5,7和10)在迎流角90°下D形截面柱体的流致振动响应,系统分析了D形截面柱体在横流... 详细信息

利用涡激振动进行海流能收集的VIVACE装置是新能源领域的研究热点.应用FLUENT软件采用k-ωSST湍流模型和Newmark-β法,通过数值模拟探究了四个质量比(2,5,7和10)在迎流角90°下D形截面柱体的流致振动响应,系统分析了D形截面柱体在横流向上的振动幅值、频率、平衡位置偏移量、尾涡脱落模式以及能量转化效率.所模拟的雷诺数范围为288~2880,对应的约化速度为2~20.结果表明,质量比对D形截面柱体流致振动的影响明显,质量比会改变D形截面柱体流致振动的响应分支.质量比越大,D形截面柱体进入驰振对应的约化速度越低;质量比增大,D形截面柱体平衡位置偏移量相对减小.随着约化速度的增大,D形截面柱体出现了涡激振动、涡激振动-驰振及完全驰振等响应分支.在所模拟的范围内,D形截面柱体高能量转化效率出现在涡激振动分支,而不是在驰振分支;在质量比为10且约化速度为4.5时,一级能量转化效率达到最大值44%.相关研究可为VIVACE装置的振子选型提供参考.

关键词：质量比 D形截面柱体涡激振动能量俘获装置数值模拟流致振动

双自由度D形截面柱体流致振动的二维数值模拟

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船舶力学 2024年第6期28卷 896-906页

作者：宋吉宁李壮蒋学炼金瑞佳刘宇航邓钰瑶天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456

本文研究了D形截面柱体在顺流向和横流向两个自由度下的流致振动特性,迎流角为90°,质量比为2.6,雷诺数为370~3685,应用RANS方程采用SST k-ω湍流模型和Newmark-β法求解水流运动和柱体运动,入口流速采用匀加速法,检验了数值模型的网格... 详细信息

本文研究了D形截面柱体在顺流向和横流向两个自由度下的流致振动特性,迎流角为90°,质量比为2.6,雷诺数为370~3685,应用RANS方程采用SST k-ω湍流模型和Newmark-β法求解水流运动和柱体运动,入口流速采用匀加速法,检验了数值模型的网格和时间步长敏感性,并与相关文献的实验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性。基于计算结果,系统分析了D形截面柱体的振幅、振动频率、水动力系数、尾涡脱落模式,以及平均位置偏移情况。结果表明,双自由度D形截面柱体在约化速度为8~14的区间内表现为涡激振动-驰振模式,尾涡多为2S和S+2S交替脱落,双自由度振幅比单自由度有显著的增大。升力主要偏向截面的直线边一侧,且升力出现了多个倍频。横流向和顺流向平均偏移量最大都可达到一倍特征长度以上。

关键词： D形截面不对称迎流流致振动双自由度

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预充氢对SCR焊接接头应力腐蚀敏感性影响

焊接学报 2024年第10期45卷 19-27页

作者：肖友福刘永贞孙有辉闫玉升徐连勇韩永典天津大学材料科学与工程学院天津300350 海洋石油工程股份有限公司天津300461 天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300350

文中通过对X65制钢悬链线立管(steel catenary riser,SCR)焊接接头进行微观组织分析、慢应变速率拉伸试验(slow strain rate test,SSRT)及断口分析,探究预充氢对SCR应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)敏感性的影响.结果表明,... 详细信息

文中通过对X65制钢悬链线立管(steel catenary riser,SCR)焊接接头进行微观组织分析、慢应变速率拉伸试验(slow strain rate test,SSRT)及断口分析,探究预充氢对SCR应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)敏感性的影响.结果表明,焊接接头热影响区中,细晶热影响区(fine-grained heat-affected zone,FGHAZ)主要由细小且均匀的铁素体(ferrite,F)和珠光体(pearlite,P)组成,使该区域力学性能显著优于其他热影响区域,而粗晶热影响区(coarse-grained heat-affected zone,CGHAZ)主要包括大块的先共析铁素体(proeutectoid ferrite,PF)、M-A组元等组织,使得该处抗SCC性能较差.SSRT试样在不同预充氢时间的条件下,应力-应变曲线的弹性阶段几乎重合,但预充氢使得试样抗拉强度降低.此外,NaCl溶液腐蚀环境试样未充氢及充氢4天的应力腐蚀敏感性系数EZ分别为0.67%和11.14%;H_(2)S腐蚀环境试样未充氢及预充氢4天的应力腐蚀敏感性系数EZ值分别为11.96%和46.38%,证明两种腐蚀环境下预充氢均会降低焊接接头的抗SCC能力.试样在空气环境中发生韧性断裂,在两种腐蚀环境主要发生准解理断裂,预充氢使材料韧性降低,断口附近的微裂纹和孔洞现象加剧,降低了材料的抗SCC性能.

关键词：钢悬链线立管 X65钢应力腐蚀开裂预充氢