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：针对冰区浮式核电平台定位问题,根据平台功能及海洋环境条件,完成分离式冰区核电平台总体设计、系泊方案设计、连接机构设计,依据数值仿真结果对系泊系统及连接机构进行了优化。依据离散元理论,构造了海冰离散单元模型,研究了海冰与浮式核电平台相互作用过程;依据势流理论,采用边界元数值计算方法,研究了浮式核电平台在波浪中的受力与运动性能;依据海洋结构物动力学理论,分别考虑风浪流联合作用、风冰流联合作用2种情况,对平台动力响应在时域内进行耦合分析,给出浮式核电平台在不同环境载荷作用下的动张力及平台偏移量;在此基础上,分析参数变化对定位系统的影响规律,进行系泊系统及连接机构优化设计。研究结果表明:增加系泊缆数量可减小平台偏移及最大动张力;在系泊缆数量不变的情况下,四点式系泊的动张力小于均布式系泊动张力;机械分离式连接机构设计优于弹簧阻尼连接机构设计方案。

摘要：提出了基于加速度反馈的大型复杂结构的H∞控制方法。由于大型复杂结构的阶数很高,基于全阶系统进行控制器设计存在困难,故该文采用降阶控制方法。利用加速度传感器测量得到的基础运动绝对加速度信息,并结合平衡降阶法和H∞控制算法设计了降阶的H∞控制器和H∞观测器。通过对导管架平台结构地震响应的ATMD主动控制进行数值仿真,以评价本文算法的有效性,并确定控制器的最优参数。仿真结果表明如果降阶H∞控制器的参数选择合适,则可以显著减小平台的地震响应。

摘要：本文根据冰区浮式核电平台的主要功能及外部环境条件,确定平台的基本形式,并在此基础上进行了系泊系统的优化设计。与以往研究不同的是,考虑到冰区海洋的特殊性,除计算风、浪、流作用情况外,还运用Sdem软件构造了海冰离散单元模型,对海冰与海洋系泊结构物的相互作用过程进行了数值模拟。在此基础上,结合系泊分析软件ANSYS-AQWA的二次开发功能,对平台运动及其系泊系统进行了时域耦合分析,研究了平台在不同环境载荷作用下的运动响应;进行了系泊参数研究,分析一般规律,最终提出了一种满足规范要求且性能优良的系泊方案。研究结果表明:本文提出的冰区核电平台系泊系统可抵抗恶劣的环境影响;通过合理选择系泊缆数量、夹角、预张力大小及顶端倾角等系泊参数,可减小平台运动响应。

摘要：为了研究液体火箭发动机高压供气系统中电磁阀的动态特性,采用流固耦合方法对电磁阀进行数值模拟。结构采用单自由度质量弹簧阻尼动力学模型描述,纽马克算法(The Newmark Method)求解。流场控制方程为非定常Euler方程,采用弹簧近似动网格的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)有限体积法求解。应用新型流固界面算法,采用"虚拟挡板通气"技术实现电磁阀开启/关闭引起的流场拓扑变化。数值模拟讨论了影响电磁阀动态特性的设计因素。模拟发现,存在19%能量损耗的主阀-气缸碰撞模型相对无损耗模型使阀门开度达到稳定状态的时间缩短一半,表明碰撞模型是电磁阀动态特性的重要影响因素。

摘要：基于海洋平台水下立管监测的需求,研发了一种特殊的水下自容式加速度测量装置。该装置能够完整记录立管的浪致振动和涡激振动信息,可为分析立管的疲劳损伤及立管的设计提供参考依据。它具有高灵敏度、低功耗、海量存储和体积小等特点,同时内设故障自恢复机制,确保系统连续正常工作。在我国南海"挑战者号"平台实测170多天,各项性能指标完全达到了设计要求,这是我国海洋平台监测首次使用自主研发的同类测量装置。相比于国外同类产品,成本更低,独立工作时间更长,适于大范围多点长期测量。

摘要：基于开放式工程与科学计算软件平台SiPESC设计实现了流固耦合分析流场载荷映射软件架构。软件的核心问题是解决计算流体力学(CFD)网格模型与计算结构力学(CSD)网格模型交互界面网格不匹配情况下的流-固载荷映射问题。软件采用插值方法将流场分析得到的物面载荷转换为结构分析的载荷边界条件。软件基于SiPESC平台的微核心+插件的开放式可扩展软件框架进行设计,依托***工程数据库管理系统实现大规模数据管理。设计实现的软件框架提供了算法的灵活扩展接口与管理机制,可动态扩展新的插值算法,满足流固耦合分析需要的数据管理与数据转换需求。在该软件框架下,已实现了多种插值算法,并完成验证算例与工程算例的载荷数据转换。算例表明软件功能具备良好的工程适用性,为进一步开发与应用奠定基础。

摘要：基于FDPSO-TLD的概念设计,建立了TLD系统升沉方向的动力学模型,为减小船体升沉引起的立管轴向的动力响应,采用H∞控制方法设计电动绞车实现对升沉运动的补偿,通过构造出H∞控制器和H∞观测器对立管的轴向动应力进行主动控制。通过在频域和时域内的数值仿真表明选取适当的控制参数可有效减小立管的动应力,表明了该方法的有效性和可行性。

摘要：新一代水下生产系统是一种新型超深海石油开发装备,主要由人工海床、刚性立管、柔性跨接管和系泊缆组成。为进一步提高新一代水下生产系统的总体性能和设计效率,本文基于多学科设计优化方法开展新一代水下生产系统的一体化设计方法研究。通过结合多学科可行法和粒子群优化算法建立设计框架,在框架内定义水动力分析和整体性能分析两个子学科,并给出各子学科的分析方法。在此基础上,基于拉丁超立方抽样法和反向传播神经网络建立水动力分析和整体性能分析的代理模型。将代理模型与设计框架结合,对3000 m水深的新一代水下生产系统进行一体化设计。结果表明,新一代水下生产系统的总体性能和设计效率均有所提高。

摘要：文章研究聚焦于一种新概念张力系泊式水中生产平台(STLP),该平台实现了浅水采油设备和技术在超深水环境下的生产作业。STLP位于海面下一定深度处,充分降低了海面灾害性海洋环境要素(巨浪、强流)的影响。文中详细研究了在3 000 m水深环境下STLP的力学特性。其中,该专题的第一部分重点研究刚性立管的力学特性,介绍了STLP的设计原理,给出了STLP的理论模型及数值模拟方法。进一步地,给出了STLP的设计流程与理论。在此基础上,研究并讨论了刚性立管在3 000 m水深环境下的强度、屈曲和疲劳特性。最后,给出了研究结论。特别地,文中研究所得到的结论对于自站式混合立管的工程设计和分析均具有广泛适用性。