沉入式大圆筒码头稳定性有限元强度折减法分析
王元战， 蔡雅慧，王禹迟
(天津大学 建筑工程学院，天津市港口与海岸工程重点实验室，天津 300072)
摘要: 由于作用荷载复杂，沉入式大圆筒码头结构设计计算需要考虑不利情况下的各种荷载组合，难以应用现有的有限元加载系数法进行稳定性分析。有限元强度折减法目前已广泛应用于土体边坡稳定性分析。沉入式大圆筒结构的抗滑、抗倾稳定性是靠地基土的嵌固作用来维持的，可通过弱化土体强度来实现对结构极限破坏状态的模拟。在此假设基础上，建立沉入式大圆筒码头稳定性分析的有限元强度折减法。结合某工程实例，利用有限元强度折减法分析沉入式大圆筒码头结构的稳定性。强度折减法只需对土体的强度进行弱化，操作方便，克服了加载系数法的缺点，适用于码头等作用荷载复杂的结构物稳定性分析。
关键词: 强度折减法；沉入式大圆筒码头；稳定性分析；安全系数
王元战，蔡雅慧，王禹迟.沉入式大圆筒码头稳定性有限元强度折减法分析[J].海洋工程，2013，31（2）:1-10
并列双圆柱涡激振动的经验性模型研究
秦 伟， 康 庄， 孙丽萍， 宋儒鑫
(哈尔滨工程大学 船舶工程学院深海工程技术研究中心，哈尔滨 150001)
摘要: 建立一种新的预报并列双圆柱涡激振动响应的经验性模型，根据特定间距比条件下旋涡脱落频率出现分支的现象，提出以两个具有不同固有频率的尾流振子来共同描述结构的近壁尾涡动力特性，同时两个振子均满足van der Pol方程，进而得到结构振子和流体振子的耦合方程组。使用该模型分别对中高质量比和低质量比的并列圆柱涡激振动问题进行数值计算，结果表明，结构的位移响应和最大振动幅值等变化规律与实验结果趋势一致，数值基本吻合。
关键词: 涡激振动；并列双圆柱；流固耦合；尾流振子模型；van der Pol方程
秦 伟，康 庄，孙丽萍，宋儒鑫. 并列双圆柱涡激振动的经验性模型研究[J].海洋工程，2013，31（2）:11-18
基于BP神经网络的深水自升式海洋平台智能控制模型试验研究
嵇春艳，刘 聪
(江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，镇江 212003)
摘要: 基于BP神经网络控制方法设计了一种适用于自升式海洋平台的智能控制系统。为了验证该控制系统的有效性，以墨西哥湾海域某典型深水自升式海洋平台为原型，根据动力相似准则按照1∶40的相似比设计海洋平台试验模型，采用磁流变阻尼器作为实施该智能控制方法的控制器，并对其主要参数进行了设计。在此基础上，在波浪水池中分别对有、无安装控制系统的自升式海洋平台模型进行了多工况的波浪试验，通过对比安装控制系统前后平台结构的响应幅度，研究了控制系统的振动控制效果。试验结果表明：基于BP神经网络的磁流变阻尼智能控制系统能够有效地控制自升式海洋平台结构的动力响应，且控制效果稳定。
关键词:自升式平台；BP神经网络；智能控制；磁流变阻尼器；模型试验
嵇春艳，刘 聪.基于BP神经网络的深水自升式海洋平台智能控制模型试验研究 [J].海洋工程，2013，31（2）:19-27
涡激致顶张力立管双频参量共振研究
肖飞1，杨和振1，卢其进1，张黎邦2
（上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 海洋工程国家重点实验室，上海 200240； 2Mediterranean Shipping Company Kenny，Houston，TX77084，USA)
摘要:研究了涡激力作用导致顶张力立管基于双频激励的参量共振机理。随着海洋油气开发走向深水，参量共振成为深海立管设计面临的挑战之一。立管系统一旦发生参量共振，将因应力过大或疲劳损伤而发生破坏，造成油气泄漏从而带来环境污染和重大经济损失。顶张力立管受涡激力作用产生横向运动，引起轴向张力波动，满足一定条件时，立管将发生参量共振。目前研究多以单频外激励探讨立管的马修不稳定性，而实际激励为多频叠加，因此双频外激励被提出并被应用于对立管参量稳定性的探讨。研究建立了顶张力立管非线性耦合的运动方程，并推导了多频激励马修方程，采用布勃诺夫－伽辽金法求解有阻尼马修方程，对比分析了单频和双频激励对顶张力立管参量稳定性的影响，探讨了双频激励马修方程设计深海顶张力立管参量稳定性的应用。研究表明：涡激致顶张力立管产生轴向应力波动，进而导致立管系统发生参量共振的现象值得设计人员关注；此外，实际工程设计中激励函数的选取，对被研究系统参量稳定性特性以及阻尼特性的预测具有决定性影响。
关键词:涡激力；顶张力立管；参量共振；马修方程；双频激励；阻尼
肖飞，杨和振，卢其进，张黎邦.涡激致顶张力立管双频参量共振研究[J].海洋工程，2013，31（2）:28-34
极限海况下Spar平台系泊系统耦合动力分析
单鹏昊，任慧龙，李 辉，张 健
(哈尔滨工程大学 船舶与海洋工程力学研究所，哈尔滨 150001)
摘要:在复杂的风浪流海洋环境中，Spar及其系泊系统的耦合作用受多方面的影响。对极限海况下的某ClassicSpar平台及其系泊缆索的动力响应做了时域非线性耦合研究。重点分析了极限海况下一根或者多根系泊缆索断裂时平台运动及其缆索张力动力响应的统计特性。分析结果表明，在风浪流同向且共线的极限海况下，不同位置处的系泊缆索发生断裂，对整个平台系泊系统安全的影响程度不尽相同，尤其以迎浪方向系泊缆索的断裂影响显著。
关键词: Spar平台；时域非线性；系泊系统；耦合动力响应；极限海况
单鹏昊，任慧龙，李 辉，张 健.极限海况下Spar平台系泊系统耦合动力分析[J].海洋工程，2013，31（2）:35-40
番禺30-1导管架海洋平台结构振动监测与安全分析
岳前进1，王胜永1，樊哲良1，张大勇2
(1.大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116023； 2.大连海洋大学 海洋工程学院，大连 116023)
摘要:番禺30-1平台是我国首座位于南海海域水深
关键词:导管架平台结构；振动监测；失效模式；安全分析
岳前进，王胜永，樊哲良，张大勇. 番禺30-1导管架海洋平台结构振动监测与安全分析[J].海洋工程，2013，31（2）: 41-44
斜坡堤波浪爬高和越浪数值模拟
杨锦凌1，2，孙大鹏2， 吴浩2，李玉成2
(1海军工程设计研究局工程综合试验研究中心，青岛 266100；2大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，大连 116023)
摘要:基于FLUENT软件，采用k-ε湍流模型和VOF方法追踪自由表面，由连续性方程和动量方程推导出源函数，根据数值水槽各个区段的功能设置，借助其UDF二次开发功能，实现无反射的源造波，在验证水槽两端消波有效性的基础上，数值模拟规则波在不可渗透斜坡堤上的波浪爬高和越浪。通过与物模试验研究成果相对比，表明建立的数值水槽具有高效性和较高精度，可供实际工程参考应用。
关键词: FLUENT；源造波；爬高；越浪；斜坡堤
杨锦凌，孙大鹏，吴 浩，李玉成.斜坡堤波浪爬高和越浪数值模拟[J].海洋工程，2013，31（2）: 45-52
冰体边界范围对桥墩地震反应的影响研究
宋 波， 马翠娟， 齐福强
(北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 100083)
摘要:在考虑冰-水-桥墩流固耦合的基础上，利用有限元分析软件ADINA，研究了不同水深和不同类型地震等条件下，桥墩周围固结海冰的边界范围对桥墩地震反应及动水压力的影响。结果表明：墩身位移和加速度、墩底最大弯矩和剪力随着冰体边界范围的增大而增大，但水深超过桥墩高度的4/5时，冰体边界范围对墩身位移和加速度基本无影响。同时，桥墩侧面动水压力也随着冰体边界范围的增大而增大，且增大程度越来越显著。另外，与冰体边界范围为桥墩横截面尺寸30倍时相比，冰体边界范围为桥墩横截面尺寸40倍时墩底最大弯矩和剪力可增大332.34%和245.20%以上，因此，在进行冰水域桥墩抗震设计时应着重考虑冰体边界范围为桥墩横截面尺寸30倍以上的冰体对结构地震反应的影响。
关键词:桥墩；冰体边界；流固耦合；动力响应；动水压力
宋 波，马翠娟，齐福强.冰体边界范围对桥墩地震反应的影响研究[J].海洋工程，2013，31（2）: 53-60
半潜型风机浮式基础设计及幅频运动特性研究
曹 菡1,2，唐友刚1,2，陶海成1,2，秦 尧1,2
(1天津大学 建筑工程学院，天津 300072；2天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室， 天津 300072)
摘要:针对5MW海上风机，进行了半潜型浮式基础的概念设计，研究了其幅频运动特性。考虑风机浮式基础的稳性和运动要求，对浮式基础的构件进行设计，并进行舱室划分；考虑叶片产生的气动载荷影响以及风载荷作用，计算分析风机浮式基础的完整稳性及破舱稳性；考虑浮式基础构件及压水板的粘性阻尼，计算浮式基础的幅频运动响应特性。计算结果表明，设计的浮式基础运动性能满足风机发电作业的要求。
关键词:海上风机；半潜型浮式基础；完整稳性；破舱稳性；幅频响应
曹 菡，唐友刚，陶海成，秦 尧.半潜型风机浮式基础设计及幅频运动特性研究[J].海洋工程，2013，31（2）: 61-67
静水压力取样器冲击头冲击速度的理论与试验研究
秦华伟1， 朱敬如1， 王建军2，陈建桥1， 陈 鹰2
(1.杭州电子科技大学机械工程学院，杭州 310018；2.浙江大学 机械工程学系，杭州 310027)
摘要:介绍了一种用于海底沉积物取样的静水压力取样器，它能依次利用重力势能和静水压力能，将其转换为冲击动能，以冲击形式将取样管插入海底沉积物进行取样。结合既定取样器对其冲击头的冲击速度进行了理论推导，并提出相关经验公式。通过取样器冲击试验，验证了静水压力取样器冲击头冲击速度理论模型的正确性和合理性。在理论推导和实验验证的基础上，对影响取样器冲击头冲击速度三个主要因素进行了探讨，并提出了提高冲击头冲击速度的具体措施。
关键词:静水压力取样器；海底沉积物；冲击速度；冲击头
秦华伟，朱敬如，王建军，陈建桥，陈鹰.静水压力取样器冲击头冲击速度的理论与试验研究
[J].海洋工程，2013，31（2）: 68-73
水平轴海流能发电机叶片设计与性能分析
何煜平， 杨建民
(上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240)
摘要:全球海洋蕴藏着丰富的海流能，合理利用海流能可以有效缓解能源危机。以额定工况下获能系数达到最大值为目标，利用叶素动量理论设计了150 kW水平轴海流能发电机的叶片。使用叶素动量理论结合普朗特修正和葛劳渥修正的方法，预测了海流机在不同尖速比以及不同桨距角下的水动力性能，分析了攻角和载荷沿着叶片径向的分布规律。使用CFD方法计算了海流机在不同尖速比下的水动力性能，并与理论方法的计算结果进行了比较。理论方法和CFD方法的结果均表明，所设计的海流机最大获能系数位于设计尖速比处，证明基于叶素动量理论的水平轴海流机叶片设计方法是有效的。
关键词:海流能；水平轴；叶片设计；叶素动量理论；CFD
何煜平，杨建民.水平轴海流能发电机叶片设计与性能分析[J].海洋工程，2013，31（2）: 74-81
长江河口理论最高和最低潮面计算和应用
林唐宇，朱建荣
(华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室，上海200062)
摘要:应用改进的河口海洋数值模式，计算长江河口及其邻近海域水位随时间的变化，利用国际上先进的T_Tide调和常数软件计算得出潮汐的主要调和常数，根据《海道测量规范》（GB12317—1998）理论最低、最高潮面算法，在考虑8个主要分潮M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1的基础上再考虑3个主要浅水分潮M4、M6和MS4，得出长江河口理论最低、最高潮面的空间分布。采用数值模式，设计高分辨的网格，有效解决了潮位站稀少和空间分布不均的不足，提升了理论最低、最高潮面的计算精度。将基于理论最低潮面的2009年长江河口实测地形资料转化为基于85国家高程基面的地形资料，使资料得到了充分应用。
关键词:长江河口；理论最低潮面；理论最高潮面；调和常数
林唐宇，朱建荣.长江河口理论最高和最低潮面计算和应用[J].海洋工程，2013，31（2）: 82-87
长江口洪季北槽深水航道区域悬沙沉降速度估算
沈 淇， 顾峰峰， 万远扬，孔令双， 王 巍
(上海河口海岸科学研究中心 交通部河口海岸重点实验室，上海 201201)
摘要:根据北槽深水航道区域洪季多年固定测点的水文泥沙资料，综合利用Rouse公式及霍夫变换方法，估算了深水航道工程下洪季北槽悬沙沉降速度。从悬沙沉降速度角度探讨了北槽深水航道区域泥沙高回淤的基本原因。研究结果表明：航道回淤与悬沙沉降速度有十分密切的关系；洪季条件下，北槽悬沙沉降速度在2～8mm/s之间，其悬沙沉降速度随盐度变化有先增大后变小的特点，在7‰左右时悬沙沉降速度最大；结合洪季北槽航道回淤分布，在深水航道CSW～CS3测点附近泥沙回淤量较高，该处航道高回淤是由于该区域具有较好的泥沙絮凝条件（盐度）及较高的水体含沙量致使该区域悬沙沉降速度较大造成的。
关键词:悬沙沉降速度；霍夫变换；航道回淤；深水航道；北槽
沈 淇，顾峰峰，万远扬，孔令双，王巍.长江口洪季北槽深水航道区域悬沙沉降速度估算[J].海洋工程，2013，31（2）: 88-93
江苏外海深水波要素推算
谢冬梅1，2，陈永平1，2，张长宽1
(1.河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 210098；2.河海大学 港口海岸与近海工程学院，南京 210098)
摘要：运用第三代海浪模式WAMC4在西北太平洋海域建立了深水波浪数学模型，利用美国国家环境预报中心（NCEP）再分析气象资料作为风场条件，对该海域波浪进行了长时间序列（1950～2009年）的数值模拟。在模型验证的基础上，采用P-III曲线对数值模拟结果进行了分方向重现期计算，得到了江苏外海13个站点一百年一遇和五十年一遇的重现期有效波高，发现江苏外海深水重现期波浪从南向北呈现递减趋势，强浪向由NE向逐渐向NNE向偏转。
关键词:江苏沿海；WAMC4；NCEP再分析风场资料；深水波要素；P-III曲线拟合
谢冬梅，陈永平，张长宽.江苏外海深水波要素推算[J].海洋工程，2013，31（2）: 94-99
浮式油气生产储卸装置风倾力臂解析解及相关线性关系研究
李 凌
(中国船级社，北京 100007)
摘要:为了建立驳船型浮式生产储卸装置的风倾力臂和船型参数之间的函数关系，构造了与其主尺度及设计工况对应吃水、排水量和正浮状态侧向所受风倾力臂相关的3个无因次量——“相对力臂”、“相对排水量”和“相对吃水”，使前二者的乘积与相对吃水呈现出线性变化关系，通过拟合直线得到风倾力臂的解析解，其有效性经6艘我国现役FPSO的设计数据和理论分析验证，结果理想。
关键词:风倾力臂；无因次量；线性关系；解析解
李凌.浮式油气生产储卸装置风倾力臂解析解及相关线性关系研究[J].海洋工程，2013，31（2）: 100-104
