摘要：液体晃荡砰击载荷是液化天然气(LNG)运载装备液舱结构设计的关键载荷之一。液体晃荡砰击载荷过大时,会导致液舱结构产生局部破坏,进而导致液舱内液体泄露,甚至船体倾覆。基于前期数值结果,本文设计了梯形体和正方体两种壁面结构,开展了不同壁面结构下的液体晃荡砰击试验。针对自由液面演化过程以及液体晃荡砰击载荷分布特性,结合统计分析方法,定性和定量地分析了壁面结构对液体晃荡砰击的抑制效果。研究结果表明,壁面结构的存在改变了液体晃荡砰击过程中的流场分布,使砰击由液体直接砰击改变为裹气液体的间接砰击。裹气液体晃荡砰击过程中产生了大量气液混合物和气泡,从而有效地降低了砰击载荷,并且正方体结构抑制砰击载荷的效果优于梯形体结构。

摘要：为了解决现有霍尔角度传感器存在成本高、易受电磁干扰的问题,设计了一种基于光斑识别的角度传感器,将摄像头与激光发射器放置在一个密封的铝盒内,由旋转轴带动激光发射器转动,并向摄像头发射激光束,在摄像头端采集到的图像上形成不同像素的光斑,将每一个光斑中心点坐标转换为旋转轴转动的角度。采用基于最小二乘的椭圆拟合算法,对光斑中心点像素坐标进行计算。再利用高斯曲线拟合法,对输入输出曲线进行拟合,以分析传感器的非线性误差。并利用反向传播(BP)神经网络算法对传感器进行非线性补偿。实验结果表明:经BP神经网络算法补偿后,传感器的平均非线性误差为1.63、均方根误差为1.24,比未补偿前分别降低了0.61和2.56。且测量的均方误差为0.8°。

摘要：由于限弯器设计涉及多参数且缺乏理论模型与设计依据,导致设计效率低下。本文首先基于欧拉-伯努利梁理论建立了限弯器等效刚度的总体模型,同时采用板弯曲理论与Hertz接触理论建立局部锁合结构的弯曲模型,通过简化得到了模型的半经验求解形式,并定性研究了公头端部高度、有效节长、母头尾部厚度、材料弹性模量四类参数对等效弯曲刚度的影响规律。然后建立有限元分析模型验证了上述半经验求解形式,并引入正交试验研究上述四类参数对等效弯曲刚度的影响程度,验证了理论分析得到的各参数影响趋势。研究获得的限弯器等效弯曲刚度理论模型,以及上述四类参数变化对限弯器等效弯曲刚度的影响规律及程度,可为设计提供参考。

摘要：为了明确极区直立宽大结构局部冰压力幅值及压力面积曲线的影响因素,本文首先对ISO 19906规范中的局部冰压力计算方法进行了分析,发现其局限性较大。其次,基于离散元方法模拟不同海冰条件与多种尺度结构的相互作用,发现局部冰压力幅值随冰厚的增大而明显增大,随结构宽度的增大而减小;局部冰压力幅值及其标准差随宽厚比的增加而减小,表现出明显的尺寸效应。最后,采用方形区域平均法研究了冰厚和宽度两种尺寸因素对压力-面积曲线参数的影响,选取某种相似工况与ISO规范进行对比。验证了离散元模拟方法处理局部冰压力-面积曲线的合理性,可为平台的抗冰性能分析和结构设计提供一定依据和参考。

摘要：潜艇的潜望镜在升起的时候由于水流的冲击作用会产生弯曲及振动等问题。严重的弯曲及振动响应会影响艇内人员对海面的观察,降低潜望镜的测量精度,甚至损坏潜望镜。因此水流载荷作用下的潜望镜力学特性是潜望镜设计、使用等环节的重要参考。文章针对上述问题,设计了潜望镜实艇实验,采用了裸光纤光栅准分布式测量技术,实现了对潜望镜水流载荷作用下的动应变响应的快速测量。通过实测数据对潜望镜的静力与动力特性进行了分析,并与理论分析、数值模拟结果进行了对比。结果表明:当潜艇在10kns以内航速行驶时,潜望镜受到的拟静水流力及振动情况较小,实测结果与计算模拟结果吻合较好;当潜艇在10kns以上航速行驶的时候,潜望镜会发生强烈的涡激振动问题,实测结果远大于计算模拟结果。文中研究工作对潜望镜的设计、日常使用与维护等具有很好的参考价值。

摘要：斜面结构是冰区海洋结构的重要形式之一.斜面倾角变化会改变海冰的主要破坏模式,使结构所受冰荷载的峰值有较大变化.为了更好地模拟平整冰破碎的随机性特点,构建了具有黏结-破碎功能的非规则分布的扩展圆盘单元海冰模型,并基于该模型模拟了平整冰与斜面结构作用的动力过程.通过将数值模拟所得冰力峰值与实测冰力峰值进行比较,对该模型进行了验证,分析了斜面倾角对冰荷载及海冰破坏模式的影响规律.结果发现:数值模拟的冰荷载随结构倾角的变化趋势与二维理论模型计算的变化趋势基本一致,斜面倾角的增加会导致弯曲破坏所占比例减小,并造成冰荷载峰值及发生概率都呈增大趋势,斜面倾角是影响海冰破坏模式变化以及冰荷载大小的重要因素.该研究工作可以为海冰的离散元数值模拟及斜面海洋工程结构的抗冰设计提供借鉴和参考.

摘要：针对柔性立管由于管道弯矩与曲率关系的非线性引起的动态时域分析问题,基于集中质量分析方法,考虑非线性弯曲刚度作为输入参数,建立柔性立管分析模型,进行管道拉力和曲率荷载的时域分析.对中国南海某1 500 m水深的柔性立管算例进行了动态时域分析.分析结果表明:立管拉力随长度增加而减小,最大点发生在顶部,曲率在顶部和底部都有较大值,中间曲率较小;与考虑线性弯曲刚度的分析结果比较,考虑非线性弯曲刚度得到的顶部拉力荷载时程曲线几乎无变化,而顶部和底部的曲率荷载时程曲线变化较显著;考虑非线性弯曲刚度输入可以得到更为准确的柔性立管时域分析结果.

摘要：电伴热是极地工程装备的一种保温和防冻方式,自然对流是影响电伴热系统换热的关键因素。论文针对极地装备的圆管构件,基于传热学理论设计和建立极地气候环境模拟实验室,用于测量极地环境下的水平圆管自然对流换热,其温度范围为-51.7~0.7℃,加热功率范围为0.5~21.1 W。采用恒热流加热方式,分析加热功率和环境温度对自然对流换热系数的影响,并基于试验数据提出了瑞利数Ra在3790~111000范围时它与努塞尔数Nu的函数表达式。数值计算结果表明,水平圆管自然对流换热系数随着加热功率的升高和环境温度的降低而增大,与试验数据整体误差在±20%以内。

摘要：对于海洋油气开发工程中输送油气的非粘结柔性管道,其内部压力是管道失效的重要原因之一。对常用的非粘结柔性管道内压失效的理论预测模型进行了讨论,并与三维数值模型所得到的结果比较。为了考虑加工间隙的影响,提出了将弹性力学理论与"填充因子"等效方法相结合的柔性管道结构抗内压能力的分析方法。计算结果表明,柔性管道抗压层间的加工间隙会显著降低结构的抗压能力。理论分析与数值模拟结果吻合良好,在加工间隙不超过0.2 mm的情况下,相对偏差不超过3.38%。该理论预测方法对非粘结柔性管道结构的设计提供了有益的参考。

摘要：环境生态工程是一个设立较晚的新专业,其基本的教学体系和专业课程设计还有待摸索和完善。"环境微生物学"作为环境生态工程专业普遍设置的专业必修课,其授课内容和形式如何适应专业整体的培养需求是一个值得探讨的问题。我们结合所在学校、学院的特点和优势,提出将融入海洋特色和生态学思想的"环境微生物学"作为载体,结合课上理论教学、学生课堂报告、课下专题培训和实验技能培养等形式,培养环境生态工程专业本科生的科创能力。这可为同专业开设"环境微生物学"课程的教师提供教学参考,也可以为其他院校环境生态工程专业本科生科创能力的培养提供借鉴。