摘要：淹没水平板能够抵御波浪且不阻碍水体循环,海草床具有净化水质、固碳和保护岸堤的作用,因而设计了一种将海草床种植在淹没水平板上的生态型防波堤。进一步使用光滑粒子流体动力学方法建立数值波浪水槽,通过对文献中物理试验的数值重现,验证了波浪与可渗介质及与淹没水平板相互作用的可靠性,并对以可渗介质模型替代海草床的中值粒径参数进行了标定。在此基础上,研究了不同海草床茎枝密度、海草床高度、水平板淹没深度和波高下生态型防波堤的波浪透反射系数。结果表明,种植海草床可提升淹没水平板的波浪抵御能力。增大海草床的种植密度和相对高度,减小水平板的相对淹没深度,在相对波高较大的海域使用均有助于提升生态型防波堤的消浪性能。

摘要：[目的]为了研究非均匀流条件下海流发电机的水动力性能,[方法]分别采用计算流体动力学(CFD)和叶素动量理论(BEMT)对指数分布的剪切流条件下的海流发电机进行计算。为简化计算网格,采用截断方法对边界条件进行简化;采用瞬态方法和时均方法对BEMT方法进行修改,以适应非均匀流的计算要求。[结果]CFD和BEMT的对比结果表明:两者偏差在合理范围内,趋势相符,这表明结果具有较高的可靠性。[结论]研究成果可为非均匀来流下的海流发电机模拟提供一定参考。

摘要：中国海岸线绵长,海上光伏可装机规模巨大,海上浮式光伏平台受到广泛关注。为了发挥规模优势及经济效益,其通常被设计为联排形式。针对浮式联排光伏平台开展了系统性的数值分析,研究了刚性和柔性两种连接件设计形式。针对刚性连接件,研究释放不同转角约束下浮体运动响应以及连接件受力情况;对于柔性连接件,考察了拉伸刚度对整个光伏系统力学性能的影响规律。此外,研究了不同环境载荷组合下的多浮体响应特性以及连接件承载能力。研究结果表明,刚性连接件转角约束可有效限制浮体纵荡、纵摇运动,柔性缆绳拉伸刚度在一定范围内影响浮体纵荡响应特性;在两种连接方案下,连接件载荷响应与环境载荷组合有关,光伏系统内外侧连接件分别呈现不同承载力特性。

摘要：波浪产生的巨大纵向载荷是绞吸挖泥船在开敞海域作业时钢桩发生破坏的重要因素。为了减小作用在钢桩定位系统上的纵向冲击载荷而研发的各种柔性缓冲装置,提高了绞吸挖泥船在恶劣海况下的作业能力。论文以一艘带有柔性缓冲系统的自航绞吸挖泥船为研究对象,建立了考虑定位钢桩-主船体-桥架复杂耦合作用的多体水动力分析方法,对钢桩台车缓冲系统在不同海况下的定位能力进行了研究,结果表明柔性缓冲系统能有效减小巨大波浪冲击载荷的影响,可为绞吸挖泥船桩腿和缓冲系统的设计提供依据,并为作业条件和作业范围的确定提供参考。

摘要：面向海上风机运维人员登乘场景,为获取准确的船舶与风机平台相对位置姿态关系,提出采用端-端的深度学习网络方法来训练基于风机平台RGB图像的位置估计器。首先,设计搭建能够精准控制位置姿态的图像数据采集装置,用以采集带有圆柱坐标标签的训练、测试和验证图像数据集,其中,训练集图像12 586张,测试集图像3 198张。训练集样本标签的空间为:径向2.1~18.9 cm,高度1.2~9.0 cm,角度66°~114°;采样间隔密度为:径向0.6 cm,高度0.6 cm,角度1.6°。然后,通过学习训练获得基于ResNet50网络的船舶-风机平台相对位置估计器,利用多组数据测试集评估了该位置估计器包括误差分布情况和运动模糊条件下的鲁棒性等性能。根据数据分析,相对位置估计器在径向、高度和角度3个自由度的平均绝对误差分别为0.10、0.07 cm和0.28°,且对轻度运动模糊具备鲁棒性。

摘要：锚板基础是一类在海工系泊系统中广泛应用的锚固基础,其特点是具有较高的承载力和稳定性。锚板的承载能力是基础设计的重要参考因素,而承载能力与土体的性质密切相关。现有关于锚板承载力的研究多集中在单一均质土层中,而对层状土尤其是上硬下软这类层状土体中的承载特性认识不足。基于数值分析,综合考虑层状土的分层性质,对锚板基础在硬黏-软黏层状土体及砂土-软黏土复合土体中的承载特性展开研究,分析锚板埋深、土层抗剪强度比、层厚比及土体性质等关键因素对锚板周围土体破坏模式和承载力的影响。结果表明:在硬黏-软黏土体中,随着抗剪强度比、层厚比的增加,极限承载力均显著增加;在砂土-软黏土体中,极限承载力同样随着层厚比的增加而增加,当下层软黏土中的锚板破坏进入局部破坏后,层厚比对承载力的影响逐渐减弱。研究可以为上硬下软层状土中锚板基础的承载力确定提供计算方法和理论参考。

摘要：针对水下锚链姿态估计问题,提出了一种基于光学图像的姿态识别方法。该方法使用光学相机获取水下锚链的局部图像,通过图像处理方法提取锚链的外形特征,并且根据水下锚链的悬链线方程模型,由局部的光学图像推演出完整锚链的姿态信息。针对该方法,阐述了其基本原理与流程,设计完成了微缩比例水槽试验,通过动、静态锚链的姿态识别试验验证该方法的有效性。试验结果表明:静态锚链姿态识别试验时的锚链水平跨度误差不超过5%;水面处系泊点匀速运动情况下,动态锚链的运动状态识别与真实运动趋势基本一致,误差为2.393%。研究成果证明了该水下锚链姿态识别方法的可靠性,为后续实际工程应用提供了理论基础支撑。

摘要：该研究旨在建立同时考虑碰撞船首及被撞船舷侧结构变形的碰撞损伤解析预报方法。采用非线性有限元方法开展了舰船舷侧碰撞仿真,而对碰撞船首分别进行了刚体与弹塑性体建模,探究碰撞艏部变形对舱室损伤的影响。介绍了船舶碰撞结构抗力解析预报方法,通过典型构件抗力的累加和修正,建立了结构损伤抗力的解析预报模型,并通过有限元计算进行了验证。基于船首的变形力-撞深曲线及被撞舱室的抗力曲线,建立了同步预报被撞舱室和撞击船首变形损伤的预报方法,并用有限元仿真进行验证。该方法能有效考量艏部及舱室变形,提高了舰船碰撞损伤预报的精度。

摘要：[目的]为解决旋翼无人机在海上无人平台应用时的自主安全着舰问题,开展旋翼无人机着舰装置及其安全评估方法研究。[方法]以多旋翼无人机为对象,基于“鱼叉–格栅”式助降装置原理,设计一种新型的“V形足–网”式着舰装置。建立无人机和甲板的多刚体动力学模型,通过ADAMS在不同横摇幅值和周期条件下开展着舰过程仿真,得到无人机着舰的姿态变化过程、着舰临界周期和稳定时间。[结果]仿真结果显示,相比普通着舰装置,“V形足–网”装置具备更高的对接冗余度,可适应更小的横摇周期和更大的横摇幅值,并可更快达到姿态稳定。[结论]研究表明,所设计的装置相比普通装置安全性更优异,通过仿真得到的装置安全边界,可为无人机着舰控制提供参考依据,进而提高无人机在海上平台的自主着舰可靠性。

摘要：[目的]旨在基于OpenMDAO研究BLISS-2000多学科设计优化方法的近似模型、一致性约束、边界更新策略对其收敛性能与优化效率的影响。[方法]首先,给出BLISS-2000方法优化流程和边界更新策略;然后,基于OpenMDAO建立BLISS-2000方法模型,结合数学算例和工程算例验证所建模型准确性;最后,研究近似模型准确度、一致性等式约束及约束松弛、边界更新策略对BLISS-2000方法收敛性能与优化效率的影响。[结果]结果表明,通过提高近似模型准确度、选取适当的约束松弛因子和边界更新因子,可显著提高BLISS-2000方法的收敛性能与优化效率,并得到基于约束松弛的BLISS-2000方法相关参数的建议取值。[结论]研究结果可对改进BLISS-2000方法及船舶与海洋工程装备概念设计阶段应用BLISS-2000方法提供参考。