FPSO串靠外输系统动力分析

FPSO串靠外输方式因其对环境的适应性好,安全性较高,是FPSO原油外输的主要方式。该文考虑了风、流和系泊缆索的耦合动力,建立了FPSO串靠多浮体系泊系统的时域耦合运动模型,其中浮体时域水动力系数由频域的结果通过快速傅立叶变换转换得到。数值求解时,浮体时域运动方程采用Newmark-β法,系泊缆索采用时域非线性有限元方法。基于自主开发的Fortran计算程序对南海海域一艘张紧式系泊FPSO与其配套的躺底式系泊穿梭油轮及两船间系泊大缆组成的串靠输油系统进行了理论计算,得到了FPSO及穿梭油轮的纵荡运动响应,系泊缆索上端点张力,系泊大缆张力等时间历程。通过谱分析讨论了低频波浪力和波频波浪力对FPSO串靠系泊系统的作用。同时探究了风向和流向对FPSO串靠系统的影响。该串靠多浮体系泊系统耦合动力模型能合理解释物理现象,可用于分析实际作业的串靠外输系泊系统。     

深水FPSO时域耦合动力分析

采用基于三维频域Green函数及傅里叶变换的间接时域法计算了浮体的水动力特性,并采用非线性有限元法对系缆进行了模拟。通过完全时域耦合分析方法求解系泊浮体的时域控制方程,得到了系泊浮体的运动响应和系缆的张力变化。针对一深水单点张紧式系泊的FPSO进行了理论计算,并将计算得到的浮体运动时历、系泊缆索上端点张力时历及相应统计结果与模型试验结果进行了对比,发现理论计算结果与模型试验结果吻合良好。该数值模型可用于深水浮体与系泊系统的耦合计算,计算结果可为进一步探讨深海系缆材料的非线性和疲劳断裂问题提供可靠的理论依据。     

漂浮式光伏电站漂浮方阵多点系泊特性研究

位置的稳定性对光伏电站的发电效率和生产安全有着重要影响。漂浮式光伏电站漂浮方阵在风、浪、流的作用下易发生移动和旋转,而采用多点系泊系统可有效限制漂浮式光伏电站的过大偏移。以尺寸为170 m×170 m的漂浮方阵为对象,采用静力分析的方法对该方阵在多点系泊系统中的锚泊线张力及方阵偏移量进行了系列研究,得出了张力及偏移量与水平跨距、系泊密度间的规律。相关成果可为漂浮方阵多点系泊系统的设计提供参考。     

系泊系统动力分析

对于海上定位采用的系泊系统,采用时域有限元法建立了缆索方程的数值模型。以单点系泊和多点系泊的模拟比较为例。对于单点系泊,通过给定上端点正弦运动,对锚泊线进行动力计算,与试验结果进行了比较。对于多点系泊,针对一Spar平台的张紧系泊系统进行了理论计算,并将计算得到的上端点张力时历及统计结果与相应的模型试验结果进行了比较。通过比较可以发现理论计算结果与模型试验结果吻合良好。该数值模型可用于不同水深下平台和系泊系统的耦合计算等。     

水电站进水口漂浮式拦污排张力计算

水电站进水口漂浮式拦污排由若干浮箱链接成索状，可简化为柔系平面结构。将水流、风和波浪对拦污排浮箱的作用转化为链节点作用力，然后根据虚功原理导出描述拦污排平衡状态的非线性方程组，并采用迭代方法求得漂浮式拦污排轴线张拉形状和张力数值解。洪江水电站工程实例计算结果表明：拦污排形态和轴向张力分布规律受水流单独或与风、波浪组合作用的影响非常明显，不同运行工况呈现不同的形态，且张力一般呈非均匀分布，岸边支墩反力值大于坝前支墩反力值，张拉形态和张力分布与悬链线理论计算结果差别较大。尤其在不发电泄洪运行工况下，进水口水域主流方向变化显著、流速增大，拦污排将出现非稳定性态，可能产生流体诱发大幅度摆动。     

系泊参数对漂浮式风力机平台的影响研究

海上漂浮式风力机的研究已成为风电领域的重点与热点,而系泊对漂浮式风力机平台的安全有极其重要的影响,因此本文选取基于Barge平台的NREL 5MW漂浮式风力机作为研究对象,研究系泊参数对漂浮式风力机动态响应及系泊缆张力的影响。结果表明:系泊直径和系泊长度的变化对漂浮式风力机纵摇及系泊缆顶端张力影响较大,对垂荡和纵摇影响较小;当系泊直径为0.3m时,纵荡位移偏移量达到最大,系泊缆顶端张力达到最小;随着系泊长度的增长,纵荡位移不断增大,系泊缆顶端张力不断减小。     

深海浮式风机在波浪上的运动响应分析

浮式风机系统在作业中受到空气动力、波浪力和系泊系统系泊力的共同作用。该文建立了一种时域耦合分析方法对浮式风机系统进行全耦合运动响应分析,主要包括空气动力模块、水动力模块和系泊系统模块。空气动力模块采用CFD方法模拟风机叶轮受到的风载荷,并通过NARMAX理论建立风载荷模型;水动力模块采用势流理论,通过自由面GREEN函数法计算浮体的频域水动力系数,再将结果转换到时域;系泊系统模块采用锚泊线理论,用三维有限元方法对挠性部件进行分析;系统的运动采用Newmark-β方法求解。在此基础上,针对一深海Spar型浮式风机系统建立耦合模型并进行计算,得出风载荷模型、平台的水动力系数以及在脉动风下浮体运动响应和系泊缆索张力响应。经验证,该耦合模型的计算结果可为风机和系泊系统的设计提供一定的参考依据。     

缆索起重机索道系统设计

本文介绍了缆索起重机的索道系统中承载索、小车牵引索及其它工作索的设计计算原则和步骤。指出:用抛物线理论计算承载索有足够的精度;考虑到新钢索在工作初期的非线性,在求解状态方程时,准确选取承载索的弹性模量E_k是至关重要的。为此,给出了不同工况时承载索E_k的经验值,并对无张紧机构的牵引索的计算初张力进行修正。在漫湾650型缆索起重机的工程实践中,取得了足够的计算精度并实现了理想的设计工作状态。     

自振频率法确定悬索拉力方法初探

运用自振频率法测定悬索拉力。为钢弦式测量仪的广泛应用和其它缆索的张力测量，提供了简捷的实例。     

系泊系统对海上浮式风机运动响应的影响分析

通过建立一种海上浮式风机运动响应的时域耦合数值计算方法,分析系泊系统对于运动响应的影响。该计算方法由气动力模块、水动力模块、系泊模块和浮体运动求解模块组成。气动力模块采用叶素动量法;水动力模块采用势流理论,通过边界元法进行数值模拟;系泊模块采用悬链线模型,利用Chebyshev多项式拟合计算;浮体运动求解模块采用Runge-Kutta法进行时域计算。根据对OC3-Hywind spar浮式风机进行建模求解,分析了系泊系统对于浮式风机运动响应的影响。     

基于OPTIMOOR的斜坡码头系留设施受力影响因素分析

为研究三峡库区斜坡码头趸船在船舶靠泊作业时不同因素对趸船系留设施受力的影响,以保证码头安全作业,现基于OPTIMOOR软件,以趸船和靠泊船整体为研究对象对各缆绳及锚链进行受力分析。结合工程实例,以现场实测结果与OPTIMOOR计算结果对比,验证了船舶停靠趸船时该软件计算的可靠性。最后针对该类情况,采用控制变量的方法分别对水流、风、系泊缆绳角度、缆绳(锚链)缺失等因素进行分析并总结规律,为三峡库区斜坡码头趸船系留设施的安全设计提供依据。     

NUMERICAL INVESTIGATION OF SEABED INTERACTION IN TIME DOMAIN ANALYSIS OF MOORING CABLES

1. INTRODUCTION Seabed interaction of mooring cables influences the dynamic behavior of the mooring system (see Fig.1). As moored structures are widely used in the offshore oil and gas industry, there is a continuing need to improve the designs of such st…     

Time-domain hydrodynamic analysis of pontoon-plate floating breakwater

The hydrodynamic behaviors of a floating breakwater consisting of a rectangular pontoon and horizontal plates are studied theoretically. The fluid motion is idealized as two-dimensional linear potential flow. The motions of the floating breakwater are assumed to be two-dimensional in sway, heave, and roll. The solution to the fluid motion is derived by transforming the governing differential equation into the integral equation on the boundary in time domain with the Green’s function method. The motion equations of the floating breakwater are established and solved with the fourth-order Runge-Kutta method to obtain the displacement and velocity of the breakwater. The mooring forces are computed with the static method. The computational results of the wave transmission coefficient, the motion responses, and the mooring forces of the pontoon-plate floating breakwater are given. It is indicated that the relative width of the pontoon is an important factor influencing the wave transmission coefficient of the floating breakwater. The transmission coefficient decreases obviously as the relative width of the pontoon increases. The horizontal plates help to reduce the wave transmission over the floating breakwater. The motion responses and the mooring forces of the pontoon-plate floating breakwater are less than those of the pontoon floating breakwater. The mooring force at the offshore side is larger than that at the onshore side.     

高恒阻滑坡监测锚索静力拉伸特性试验及应用

实践证明利用传统预应力锚索进行露天矿山滑坡灾害监测预警,当滑动力超过预应力锚索材料破断力时会发生锚索被拉断破坏的现象,从而导致整个监测系统失效。针对上述情况,一种具有负泊松比特性的高恒阻大变形滑坡监测锚索被研发出来,且广泛应用于露天矿山滑坡监测领域。首先描述了高恒阻滑坡监测锚索的结构组成;然后,建立了高恒阻力学模型,揭示了其大变形的工作机理;接着,通过一系列静力拉伸条件下力学特性室内试验,试验结果证明,高恒阻锚索拉伸时,可保持500 kN的恒阻力,最大延伸量可达850 mm,揭示高恒阻滑坡监测锚索在几何尺度与应变尺度上的负泊松比效应;最后,将该锚索应用于南芬露天铁矿边坡安全监测现场,成功对“2010-0731滑坡”全过程进行了监测预警,为其在类似工程中的应用提供了理论和实践依据。     

单点系泊船舶的动态分岔特性研究

研究了潮流作用下单点系泊船舶的动态分岔特性。应用高维微分动力系统Hopf分岔的直接代数判据，得到了潮流作用下单点系泊系统发生Hopf分岔的充要条件，并应用于油轮系泊运动的Hopf分岔研究。以潮流速度和系缆长度为控制参数，在参数平面上给出了Hopf分岔集，应用数值仿真计算检验了理论分析结果，两者相当吻合。由此在参数空间中确定了潮流作用下单点系泊船舶的非线性动力学特性，为系泊系统设计参数的选择提供了理论依据。     

500kV XLPE绝缘电缆在岩滩水电站扩建工程的应用

介绍岩滩水电站扩建工程500 kV XLPE绝缘电缆结构特点,电缆安装的技术要求。加强对电力电缆设备的运行维护和管理,不断探索出新的运行维护技术和管理措施,对提高电力系统的安全稳定性具有重要的意义。     

复杂岩质边坡预应力锚索优化设计

由于预应力锚索可以改善岩体的强度性质、提高岩体的整体性、减小岩体的变形,使岩体达到要求的稳定安全度,因此被广泛应用于复杂岩质边坡治理工程中.预应力锚索设计参数的选取,如锚索吨位、锚索长度、锚固角、锚索间距等直接影响着边坡加固技术的可靠性和经济上的合理性.采用刚体极限平衡法,给出了考虑预应力锚索时的安全系数公式;推导了在...     

沈家坡滑坡整治工程预应力锚索施工试验

沈家坡滑坡体治理的主要工程措施之一是预应力锚索锚固,为了验证锚固设计、施工工艺、施工机具和施工参数,选择了两根预应力锚索进行现场试验,为后续施工的顺利进行提供了保证。