我国沿海地区重特大海洋动力灾害应对策略研究

我国沿海地区是极端天气和气候事件易发频发区,也是重要的人口和经济聚集地。在全球气候变化背景下,风暴潮、海浪、海冰和海啸等海洋动力灾害的形成机理、发生规律、时空特征、损失程度呈现出新的特点,重特大海洋动力灾害对我国沿海地区造成的威胁不容忽视。文章阐述海洋动力灾害时空分布特征,在分析我国沿海地区应对海洋动力灾害现状基础上,提出我国沿海地区应对重特大海洋动力灾害的对策与建议:建议开展重特大海洋动力灾害防御相关立法研究,制订国家层面应对重特大海洋动力灾害专项应急预案,建立健全重特大海洋动力灾害保险风险补偿机制以及提升重特大海洋动力灾害科技支撑能力。     

海岸工程对粉沙淤泥质侵蚀性海岸的影响--以茅家港环抱式突堤航道防护工程为例

研究了茅家港环抱式突堤航道防护工程对茅家港犀段的海犀水动力和海犀地貌的影响,分析了该岸段海犀水动力变化和海岸地貌演变的原因,结果表明,堤内和东堤外侧的水动力变弱,滩面淤积;西堤外侧的水动力变强,滩面冲蚀;口门处的水动力增强,航道位置稳定且冲蚀加深;口门以外的水动力未变化,航道不稳定．     

考虑温度应力下深海输油立管动力特性及响应研究

考虑深海输油立管管内外温差产生的温度应力以及管内流体流动和管外海洋环境荷载的共同作用,建立了深海输油立管振动微分方程,采用有限元法对输油立管动力特性及动力响应进行求解,并将考虑温度应力及不考虑温度应力的立管动力特性及在波浪作用下的立管动力响应进行了对比。结果表明,对于动力特性,温度应力的存在会使得立管自振频率降低;对于动力响应,会使得波浪作用下动力响应幅值增强而频率略有降低,易引起立管的疲劳破坏。     

基于海洋石油201 DP模式的东方1-1导管架安装技术

从动力定位起重船舶进行导管架海上安装研究出发,总结归纳了动力定位起重船舶海上安装导管架等大型结构物的优势,并以深水动力定位铺管起重船"海洋石油201"安装导管架为例,提出了南中国海大型导管架采用动力定位安装的环境限制条件及动力定位能力分析方法,数值分析导管架下水扶正过程,给出了东方1-1 WHPF导管架动力定位安装的关键步骤及方案设计。该研究对恶劣海况下的大型导管架安装具有一定的借鉴意义。     

NURBS高阶面元法在多体水动力分析中应用

当位于海上的多个浮体距离相近时,它们间将产生显著的水动力相互作用。使用NURBS(非均匀有理B样条)高阶面元法进行多体水动力分析,速度势用任意阶的B样条函数近似,物面用NURBS曲面表示,由于水动力与几何表示相分离,就可以方便地实现计算机辅助设计与水动力分析的集成。对截断圆柱与椭球间的水动力相互作用和半潜式平台与箱型驳船间的水动力相互作用的计算显示此种方法可以对多体间的水动力相互作用给出准确的分析,计算时间和占用内存大幅减少。     

板翼动力锚水中自由下落过程数值模拟

板翼动力锚是依靠自重完成安装并靠自重和海床土的抗力来锚固的新型动力锚。板翼动力锚在水中自由下落的阻力决定了锚到达海床表面时的速度,进而直接决定了锚贯入海床中的深度以及它能提供的承载力。板翼动力锚的形状比较复杂,采用计算流体动力学的方法研究板翼动力锚的下落速度、水平位移和转角与下落位移的关系。计算结果表明:板翼动力锚的拖曳阻力系数约为0.93~1.12之间;在沉贯过程中应使加载臂与翼板共面以减少阻力;板翼动力锚的终端速度约为28 m/s。     

基于位移的高桩码头抗震设计动力放大系数计算公式

为更加合理地计算基于位移的高桩码头抗震设计动力放大系数,采用40组地震动记录研究了双向水平地震作用下的码头动力放大系数。研究表明,码头的偏心距和分段长度以及地震波的入射角度对动力放大系数影响较大,地震动强度和近断层效应的影响可近似予以忽略。基于对动力放大系数计算结果的统计分析,提出了相应的计算公式,并确定了动力放大系数的变异系数和概率分布。     

惠州25-8 DPP组块动力定位浮托安装研究

从动力定位船舶浮托安装研究出发,归纳了动力定位船舶浮托安装的优势,并以"海洋石油278"驳船进行组块浮托安装为例,提出了南中国海大型组块采用动力定位船舶浮托安装的气候窗及动力定位能力分析方法,给出了惠州25-8 DPP组块动力定位浮托安装的关键设计结果。本研究对环境恶劣海况下的大型组块浮托安装具有一定借鉴意义。     

动力定位系统的推力系统设计

在总结前人研究成果以及动力定位系统实例的基础上,提出推力系统设计方案,将之应用于动力定位系统的模型试验,并通过初步的动力定位模型试验验证了所设计的推力系统的有效性。     

基于FCM方法的黄河水下三角洲沉积动力环境分区

客观定量地确定沉积动力环境分区是理解区域沉积动力过程的重要基础。本文以黄河水下三角洲表层沉积物的粒度分析数据为基础,运用模糊c均值聚类（FCM）等方法对该区域的沉积动力环境进行了分类、识别、分区及制图表达。结果表明,研究区域的沉积动力环境可分为3个类别,分别代表了冲刷、冲淤混合和淤积3类不同形式的沉积动力环境。各类别沉积动力环境的隶属度分布图具有指示其在不同空间位置处出现的可能性大小及其优势分布区的作用,而由模糊隶属度值生成的沉积动力环境分区图也与研究区域实际的沉积动力空间格局有着较高的吻合度,表明制图结果是合理和有效的。研究结果可为黄河三角洲滨海区地貌演变趋势分析和海岸防护提供重要的参考价值。     

深水半潜式钻井平台一阶运动对动力定位控制精度的影响

旨在研究装有动力定位系统的深水半潜式钻井平台中通常被设计过程忽略的海洋结构物一阶运动对动力定位控制精度的影响情况。首先分别计算得到半潜平台的一阶运动响应和动力定位平台的运动响应,叠加得到考虑一阶运动时的动力定位运动统计值。最后,通过对比考虑和不考虑一阶运动两种情况下平台的动力定位控制精度,验证一阶运动对动力定位控制精度的影响,为工程设计提供参考,建议平台设计和分析过程中应考虑由一阶运动造成的精度冗余。     

冷涡背景下一次强对流过程的卫星水汽图像特征

将卫星水汽图像与高层动力场进行叠合分析,可为强对流天气监测预报提供有价值的信息。将卫星水汽图像和大气动力场相结合,对山东省一次冷涡背景下连续强对流过程的环境特征进行分析。结果表明,冷涡云系具有非对称结构特征;冷涡东南侧的暖湿对流与涡后动力干带入侵时爆发的暗区新生对流,这两个阶段的热、动力不稳定增长机制有所不同。与高位涡、急流相伴的水汽暗带是对流层上部的动力活跃区。当涡后具有高位涡特征的动力干带入侵时,高层动力活跃区叠加于低层暖湿平流区上空,促使对流爆发。卫星水汽图像体现了冷涡发展不同阶段高空动力强迫的差异。水汽图像上动力干带色调变暗,干湿边界锐化的特征,与高层位涡和高空急流增强有关。通过卫星水汽图像上连续时次的干湿对比,可以跟踪识别这些高层特征,进而判断高层动力特征的演变,为深厚湿对流环境条件的诊断提供依据。     

复杂载荷作用下立管触地段损伤管道的动力响应

触地段(Touchdown zone, TDZ)是在役钢悬链线立管(Steel catenary riser, SCR)的关键部位,在复杂载荷作用下,极易形成损伤缺陷,其载荷寿命的评估是深海结构工程中的一个关键问题。本文以大型有限元软件ABAQUS为平台,运用损伤管道实体单元与土弹簧阻尼单元相互作用的模型模拟触地段损伤海底管道在复杂载荷作用下的动力响应,数值计算考虑了管-土相互作用过程中的材料非线性、几何非线性以及接触非线性。讨论了单一环向体积损伤位于触地段管道的不同位置时,触地段损伤管道在不同载荷作用下的动力特性及特征点的动力响应。结果表明,管道所受内外压力以及管道提升端的竖向位移载荷会影响结构的自振频率;体积损伤部位的动力响应较完好部位更剧烈;体积损伤的位置和动力载荷频率对管道动力放大系数的影响很大;当动力载荷的激励频率越接近结构基频时,损伤管道的动力响应及动力放大系数越大。     

乳山湾海岸的发育和演化

海岸动力地貌学一方面以研究地区的地质和大地构造为基础，另一方面也以外动力作用下的物质移动为基础。因此，在研究海岸动力地貌时，水文学的观点和地貌学的观点是很重要的。必须把海岸带同时看作是陆地和海洋的海岸带。关于岬湾海岸的演化问题，是海岸动力地貌学中的重要组成部分之一。     

磨刀门河口近期水文动力变化及人类活动对其影响研究

分析磨刀门河口近几十年来水文动力的变化并重点研究围垦和挖沙这二类人类活动对水文动力变化的影响。磨刀门河口近期水文动力的变化主要表现在:水位升高,主干分流比加大,断面平均流速增大;潮汐动力20世纪607、0年代至90年代初明显减弱,潮差减小,主要分潮振幅变小;20世纪90年代初至21世纪初,潮汐动力增强,潮差增大,主要分潮振幅变大,涨潮量增大。围垦加速了水位的抬升,改变了河口的径流和涨潮量分流比,使河口的断面平均流速增大,减弱了河口的潮汐动力。挖沙使河口潮汐动力增强,降低了水位上升的速度。     

组合动力锚水动力特性数值模拟研究

作为海上浮式结构物的一种新型锚固基础,动力锚具有自安装、不受水深影响、适用范围广的特点。在动力锚的基础上研发的组合动力锚结合了动力锚自安装和板锚法向受荷的特点,具有安装快速、适用多种类型海床、承载效率高等性质。组合动力锚在水中自由下落时的水动力学特性（下落速度、方向稳定性等）会受到锚链、尾翼宽度和助推器质量等因素影响。若下落速度过小或方向稳定性过差,则会影响锚的安装成功率。采用计算流体动力学方法模拟流体对锚的冲击和锚在水中自由下落过程,以优化组合动力锚的尾翼尺寸;其次研究锚链作用力和助推器质量对组合动力锚下落速度和偏角的影响规律。计算结果表明：组合动力锚的拖曳阻力系数为0.45左右,尾翼宽度最优尺寸为翼板宽度的1.25倍。连接在锚眼处的锚链会减小组合动力锚的下落速度并加剧锚的偏转,需综合锚的下落速度和偏角来确定锚在水中下落高度。     

乳山湾海岸的发育和演化

一、前言 海岸动力地貌学一方面以研究地区的地质和大地构造为基础,另一方面也以外动力作用下的物质移动为基础。因此,在研究海岸动力地貌时,水文学的观点和地貌学的观点是很重要的,必须把海岸带同时看作是陆地和海洋的海岸带。关于岬湾海岸的演化问题,是海岸动力地貌学中的重要组成部分之一。     

筏式波浪能发电装置浮体水动力相互作用与能量俘获研究

基于三维势流理论,建立筏式波浪发电装置多浮体水动力模型。利用AQWA水动力软件研究多浮体水动力相互作用对发电装置浮体单元水动力系数的影响;将能量转换系统等效成刚度-阻尼模型后,对其进行不规则波时域模拟,对比分析方向谱和频率谱波浪模型对波浪发电装置能量吸收的影响。结果表明:浮体之间的水动力相互作用对浮体单元纵荡方向上的附加质量与辐射阻尼系数有明显的影响,对垂荡和纵摇方向上的水动力系数影响较小;不同的波浪模型下,能量俘获功率有着较大的差别,特别是在迎浪状态下。     

苏禄海和棉兰老海海面动力地形起伏异常机制初探——由海面地形探索海底信息

在研究西北太平洋海域海面动力地形时,首次发现菲律宾西部苏禄海和棉兰老海盆地海面动力地形不但大大高于周围海域,而且是全球的最高点。对全球海面动力地形的比较研究中,还发现了三大洋的系统性差异。从动力计算的角度分析,这是由于海水温度和盐度分布异常造成的,特别是在苏禄海和棉兰老海盆地,存在着一个巨大的高温低盐水体。本文从地热学、海底科学、海洋物理学和海底构造学角度探讨了温度分布异常的机制,对该海域海面动力异常及全球三大洋动力高度的差异作出了初步解释,并对由海面地形探索海底信息做出了尝试。     

海洋结构物小尺度桩柱的水动力系数研究与进展

本文主要归纳了基于Morison方程求解小尺度桩柱的水动力系数方面的研究成果。分别从单桩柱和群桩两个方面对水动力系数的研究成果,包括纯波、波流混合、横向力、直立桩柱、倾斜桩柱、复杂结构桩柱、粗糙度等进行了阐述,给出了在波流条件下水动力系数的变化规律;归纳了当前水动力系数的求解方法;介绍了在水动力系数的物模实验、数值仿真以及实验数据处理方法上的研究进展,并提出了相关研究的建议。