检索结果-内蒙古大学图书馆

中国海上油气 2024年第6期36卷 159-168页

作者：毛竞轩邓石郭孝先李欣上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海200240 海洋石油工程股份有限公司天津300450

半潜式浮式风机在深远海服役面临复杂的海洋环境,对其所在环境以及运动响应进行监测分析,对保障平台安全运维及后续优化设计具有重要意义。以“海油观澜号”一体化智能监测系统实测的海洋环境及平台运动数据为基础,分析了“海油观澜号... 详细信息

半潜式浮式风机在深远海服役面临复杂的海洋环境,对其所在环境以及运动响应进行监测分析,对保障平台安全运维及后续优化设计具有重要意义。以“海油观澜号”一体化智能监测系统实测的海洋环境及平台运动数据为基础,分析了“海油观澜号”风机平台所处的环境条件、平台倾角的分布特征,探究平台在台风工况下运动响应,据此判断平台设计指标与实测值的差异,最后建立了平台水动力仿真模型,并将模型预测结果与实测结果进行了对比。结果表明:①台风期间,极端上浪现象导致传感器测量出现偏差,通过平移放缩法对风浪时历曲线变换后,基本符合实际海洋环境的变化趋势,环境监测结果显示“海油观澜号”设计具有较高的安全冗余度;②测量期间,平台横摇、纵摇极值都在正常发电倾角内,倾角的3 h极大值基本满足Gumbel分布,据此预测平台在一年一遇、十年一遇、百年一遇环境条件下倾角极值分别为5.51°、6.71°、7.90°,虽超过了临界发电倾角,但在台风停机保护下,仍能保证平台的安全性;③台风工况下,平台实际运动固有周期与设计周期接近,实际海况下的平台响应基本符合设计预期;平台水动力模型数值计算结果与实测值吻合良好,模拟结果可较为真实地反应风机的实际工作状态。研究结果为“海油观澜号”的安全运维及同类平台的优化设计提供了参考。

关键词： “海油观澜号” 浮式风机平台设计现场监测台风工况运动响应设计指标水动力模型

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导流板旋转失效状态下刚性圆柱涡激振动数值模拟研究

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海洋工程 2024年

作者：化怡龙侯静牛智搏冯现洪付世晓许玉旺上海交通大学海洋工程全国重点实验室中海油研究总院有限公司

导流板是海洋工程中广泛使用的涡激振动抑制装置之一，通常能够绕立管自由旋转以适应不同来流方向。但在实际应用中，导流板可能会丧失转动自由度，旋转失效状态下的导流板可能导致严重的驰振。基于OpenFOAM开源软件，使用有限体积法结... 详细信息

导流板是海洋工程中广泛使用的涡激振动抑制装置之一，通常能够绕立管自由旋转以适应不同来流方向。但在实际应用中，导流板可能会丧失转动自由度，旋转失效状态下的导流板可能导致严重的驰振。基于OpenFOAM开源软件，使用有限体积法结合雷诺时均N-S（Reynolds-Averaged Navier-Stokes，简称RANS）方程和SST k-ω湍流模型，研究了刚性圆柱在导流板旋转失效后的涡激振动响应特性。结果表明：在导流板旋转失效的情况下，当约化速度较低(Vr<5)时，导流板能够延后涡泄，不会出现驰振现象；随着约化速度增大，尾涡会附着在导流板上，导致圆柱出现剧烈的驰振。此外，导流板的特征长度越大，驰振的幅值及激发驰振的约化速度范围越大。

关键词：导流板旋转失效涡激振动特征长度数值模拟

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三维背景洋流作用下海洋细长管线位移场反演研究

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上海交通大学学报 2024年

作者：郭力袁昱超唐文勇上海交通大学海洋工程全国重点实验室船舶海洋与建筑工程学院

海洋管线在海洋工程装备中应用广泛，在黑暗未知的海底极易受到船锚、深潜器等水下结构物的意外破环，开展海洋管线平衡位形状态监测研究可有效保障管线的安全。本文基于逆有限元法开发了海洋管线在三维背景洋流作用下的位移场反演模型... 详细信息

海洋管线在海洋工程装备中应用广泛，在黑暗未知的海底极易受到船锚、深潜器等水下结构物的意外破环，开展海洋管线平衡位形状态监测研究可有效保障管线的安全。本文基于逆有限元法开发了海洋管线在三维背景洋流作用下的位移场反演模型，包含输入参数模块、坐标转换模块和位移重构函数模块，考虑了悬链线型海洋管线曲率大、三向耦合大位移、局部翻转等特征，解决了三维背景洋流作用下悬链线型管线位移场低模态、不规则给位移场反演带来的技术难题，研究了监测点数量和监测点布置位置对位移场反演精度的影响，测点间距100m、30°布置的方式可满足工程精度要求，研究结果可为海洋管线健康监测系统设计提供一定的思路和方法。

关键词：海洋管线三维来流逆有限元位移重构

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水泥基结构电池:机制、影响因素及应用

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复合材料学报 2024年第12期41卷 6297-6307页

作者：谢文剑高皖扬胡南滔上海交通大学上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室上海200240 海洋工程全国重点实验室上海200240 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

结构储能一体化复合材料为结构与储能的融合发展提供了创新途径。将水泥基材料用作结构电解质,并与电极材料相结合,即可得到水泥基结构电池。本文系统总结了水泥基结构电池的研究进展,阐明了其导电机制和放电机制,并从电极和电解质两个... 详细信息

结构储能一体化复合材料为结构与储能的融合发展提供了创新途径。将水泥基材料用作结构电解质,并与电极材料相结合,即可得到水泥基结构电池。本文系统总结了水泥基结构电池的研究进展,阐明了其导电机制和放电机制,并从电极和电解质两个主要方面厘清了影响其电化学性能的关键因素。研究表明,该电池的电压可达1.5 V以上,体积比容量可达8.45×10^(5) mA·h·m^(-3),并具备充放电的能力。凭借其结构储能一体化特性,水泥基结构电池在绿色储能建筑、智能化混凝土和能量收集混凝土等领域具有应用潜力。最后,指出了目前存在的问题及未来的研究方向。

关键词：水泥基复合材料结构电池离子导电性电化学储能研究综述

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KCS船模静水航行破波噪声数值预报

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中国造船 2024年第3期65卷 234-243页

作者：于连杰王建华万德成上海交通大学船海计算水动力学研究中心(CMHL) 海洋工程全国重点实验室船舶海洋与建筑工程学院上海200240

水下噪声涉及舰船隐身性以及舒适性。静水中航行兴破碎波现象由于复杂的两相流特性,其噪声预报尤为困难。论文采用Deane-Czerski经验公式并改进了其中部分参数的计算公式,对常见的破波气泡分布进行噪声预报的研究。数据表明,论文预报结... 详细信息

水下噪声涉及舰船隐身性以及舒适性。静水中航行兴破碎波现象由于复杂的两相流特性,其噪声预报尤为困难。论文采用Deane-Czerski经验公式并改进了其中部分参数的计算公式,对常见的破波气泡分布进行噪声预报的研究。数据表明,论文预报结果与试验结果较为吻合,这对未来水下噪声预报提供了一个可行方案。然后对一艘国际标准船模KCS进行船首兴波破碎流动模拟。选取Fr=0.35工况,采用开源CFD工具包OpenFOAM求解器,流场模拟选择延迟分离涡模拟方法。针对FW-H声学方程中的偶极子和四极子项对声压的贡献进行分析。结果表明:在低频范围,四极子声压占主导;在中间频率范围,偶极子声压占主导;在高频范围,气泡噪声占主导。

关键词： KCS船模船首兴波破碎破波噪声 Deane-Czerski模型

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重型破冰船冰区加强结构剩余强度分析方法研究

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海洋工程 2024年

作者：王浩李昊刘俊曾佳上海交通大学海洋工程全国重点实验室中国船舶及海洋工程设计研究院

重型破冰船在遭遇超设计冰载后冰区加强结构会发生一定程度的冰致损伤，需要评估冰区加强结构发生初始损伤后的剩余强度，目前各大船级社制定的冰载荷作用下冰级船舶冰区加强结构强度评估方法差异较大，且对重型破冰船适用性不强。通过... 详细信息

重型破冰船在遭遇超设计冰载后冰区加强结构会发生一定程度的冰致损伤，需要评估冰区加强结构发生初始损伤后的剩余强度，目前各大船级社制定的冰载荷作用下冰级船舶冰区加强结构强度评估方法差异较大，且对重型破冰船适用性不强。通过对冰区加强结构典型冰致损伤模式及引入方法开展研究，提出了具有冰致损伤的冰区加强结构剩余强度非线性直接分析方法，以某横骨架式重型破冰船船艏部位冰区加强结构作为研究对象，应用该方法分别计算具有永久变形和初始破损的冰区加强结构剩余强度，和试验结果进行对比。结果表明通过数值模拟和模型试验计算得到的冰区加强结构剩余强度误差在5%以内，载荷-变形曲线贴近，压溃后的模型破坏形式相似，验证了所提出方法的适用性。研究成果可为重型破冰船的结构设计提供参考。

关键词：重型破冰船冰致损伤冰区加强结构剩余强度非线性分析

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粉煤灰在磷酸镁水泥体系中的作用机制研究

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材料导报 2024年第17期38卷 25-31页

作者：孟祥瑞刘源涛陈兵王立艳上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海200240 上海交通大学上海市公共建筑和基础设施数字化运维重点实验室上海200240 吉林建筑大学材料科学与工程学院长春130118

本工作采用粉煤灰(Fly ash,FA)替代一部分(≤30%)氧化镁对磷酸镁水泥(MPC)砂浆进行改性,研究了粉煤灰在MPC体系中的活性和作用机制,分析了FA对MPC物理力学性能和微观结构的影响。结果显示,FA在MPC体系中体现了复杂的物理和化学效应。球... 详细信息

本工作采用粉煤灰(Fly ash,FA)替代一部分(≤30%)氧化镁对磷酸镁水泥(MPC)砂浆进行改性,研究了粉煤灰在MPC体系中的活性和作用机制,分析了FA对MPC物理力学性能和微观结构的影响。结果显示,FA在MPC体系中体现了复杂的物理和化学效应。球形粉煤灰颗粒具有滚动轴承的功能,优化了MPC的流动性;FA不仅填充了MPC的微孔隙、微裂缝,还体现了“晶核效应”,为MPC水化提供了成核位点,促进水化产物鸟粪石(MgNH_(4)PO_(4)·6H_(2)O)的生成,使MPC的微观结构变得致密,从而提高了MPC的力学性能。此外,在水化热激活下,FA中的Al_(2)O_(3)会参与反应,生成少量磷酸铝相无定型凝胶。

关键词：磷酸镁水泥粉煤灰作用机制工作性力学性能

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基于缩放设计及一体化仿真的漂浮式风机虚拟重构方法

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中国海上油气 2024年第6期36卷 139-148页

作者：贾玉超邓石李帅程正顺胡志荣杨灿上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海200240 上海交通大学海南研究院海南三亚572000 海洋石油工程股份有限公司天津300450

在漂浮式风机一体化设计中,由于整机厂商风机参数非完全公开,浮体设计单位仅能基于塔底载荷数据开展浮体及系泊系统设计。本文提出了一种基于风机缩放和一体化仿真的风机虚拟重构方法,通过对各参数进行趋势拟合,实现风机叶片及控制系统... 详细信息

在漂浮式风机一体化设计中,由于整机厂商风机参数非完全公开,浮体设计单位仅能基于塔底载荷数据开展浮体及系泊系统设计。本文提出了一种基于风机缩放和一体化仿真的风机虚拟重构方法,通过对各参数进行趋势拟合,实现风机叶片及控制系统的关键参数重构,在“海油观澜号”7.25 MW漂浮式风电项目中使用;针对风机控制系统进行了优化设计,选取了合适参数以保证风机的平稳运行;最后进行一体化耦合分析以验证重构风机的动态响应是否满足精度要求。结果表明:该风机重构方法可以较好地重构目标风机关键参数,额定状态下功率达到7.25 MW,且动态气动性能稳定,功率曲线及推力曲线合理;基于重构风机的一体化仿真计算得到的重构风机与目标风机塔底主控载荷均值相对误差小于10%,塔底主控载荷吻合良好。该方法已通过“海油观澜号”的应用验证,为漂浮式风机浮体及系泊系统的工程设计提供了重要技术支撑。

关键词： “海油观澜号” 漂浮式风机虚拟风机重构缩放设计塔底载荷

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海底结构物坐底吸附力试验及影响因素研究

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中国舰船研究 2024年第S2期19卷 147-155页

作者：祝闻崧郭力袁昱超上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

[目的]针对海底结构物回收过程中的土体吸附力造成结构物回收困难的问题,提出海底结构物坐底吸附力模型试验方法。[方法]通过设计一系列海洋结构物底座模型,搭建简易的模拟结构物坐底抬升过程的模型试验装置,并采用特制加载装置定量测... 详细信息

[目的]针对海底结构物回收过程中的土体吸附力造成结构物回收困难的问题,提出海底结构物坐底吸附力模型试验方法。[方法]通过设计一系列海洋结构物底座模型,搭建简易的模拟结构物坐底抬升过程的模型试验装置,并采用特制加载装置定量测量坐底抬升受到的吸附力,以探究土壤类型、坐底时间、坐底质量、坐底面积、底座材料等参数对结构物坐底吸附力的影响规律。[结果]试验结果表明:吸附力与坐底时间、坐底质量呈正相关关系,与坐底面积呈负相关关系;砂土和模拟土的吸附力约为海试土的50%和80%;底座材料越光滑,吸附力越小。[结论]研究成果可为海底结构物设计提供参考。

关键词：海底结构物模型试验坐底吸附力负孔隙水压力影响因素

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船用太阳能光伏柔性支架风荷载数值模拟

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船舶工程 2024年第7期46卷 66-73页

作者：马靖云陈作钢冯榆坤上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为了进一步实现航运业节能减排,可以在面积开阔、光照充足的大型油轮甲板表面铺设船用太阳能光伏(PV)柔性支架。通过计算流体力学(CFD)数值计算方法研究船用柔性支架风荷载影响因素及分布规律。结果表明:光伏阵列风荷载与纵向间距成反比... 详细信息

为了进一步实现航运业节能减排,可以在面积开阔、光照充足的大型油轮甲板表面铺设船用太阳能光伏(PV)柔性支架。通过计算流体力学(CFD)数值计算方法研究船用柔性支架风荷载影响因素及分布规律。结果表明:光伏阵列风荷载与纵向间距成反比,当纵向间距比超过1.8时,各排光伏板风荷载基本不随纵向间距比变化,此时各排光伏板力矩值相差小于3倍。增加纵向光伏板数量可使中间位置光伏板荷载分布更加均匀。基于计算结果,在设计船用柔性支架时,首排可选用强度较大的钢索,并布置15排以上的光伏阵列,控制纵向间距比为1.8,以针对性地提升结构可靠性,避免前排光伏板弯矩超限;同时使各排光伏板风荷载分布更加均匀,相关研究结论将为船用柔性支架的工程设计和布置提供依据。

关键词：船用柔性支架太阳能光伏风荷载计算流体力学安装间距

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