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《海洋工程》2013年第6期摘要_南京水利科学研究院版

南京水利科学研究院版 免费考研网/2018-05-14

LH11-1半潜式平台的船体-系泊系统测量
屈 衍1，杜 宇2，武文华2，时忠民1，岳前进2
(1.中海油研究总院，北京 100027；2.大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116023)
摘要:深水海洋平台的现场监测是对平台性能的直接评估，对保障平台安全，改进平台设计方法等具有重要意义。介绍在南海LH11-1平台上开展的现场监测工作，内容包括海洋环境、平台运动以及系泊系统测量。对平台在洛坦台风中的运动响应进行了测量结果与分析结果的比较分析。结果表明数值分析结果与测量结果部分吻合，但仍有差异，测量结果的波频分量大于计算结果，但计算的精度在可接受的范围内。
关键词: 半潜式平台；平台运动；系泊系统；现场测量；耦合运动
屈 衍，杜 宇，武文华，时忠民，岳前进. LH11-1半潜式平台的船体-系泊系统测量[J].海洋工程，2013，31（6）:1-8.

改进的移动粒子半隐式法模拟楔形体入水砰击
余 谦1，张怀新1，2
(1.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240；2.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240)
摘要:移动粒子半隐式法（Moving Particle Semi-Implicit Method, MPS）是一种新的基于拉格朗日（Lagrange）理念的无网格方法，适用于模拟自由液面的大变形和水流的喷射现象。用基于大涡模拟的改进MPS法首先模拟了矩形体的入水砰击，砰击压力的计算结果证明了这种方法的正确性，然后模拟了楔形体的匀速入水砰击，并与实验结果进行了对比，验证了大涡模拟改进MPS法在砰击问题中的适用性。
关键词:改进的移动粒子半隐式（MPS）法；大涡模拟；楔形体；入水砰击
余 谦，张怀新.改进的移动粒子半隐式法模拟楔形体入水砰击[J].海洋工程，2013，31（6）:9-15.

MOSES软件在系泊浮体运动计算中的应用研究
李怀亮1，徐 慧2，谢维维1，董 璐3，高 巍3



(1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300452；2.天津大学，天津 300072；3.北京高泰深海技术有限公司，北京 100011)
摘要: 采用MOSES软件计算某起重船迎浪下的水动力性能和运动响应，并对该船进行缩尺比为1:50的模型试验。通过软件计算结果和试验结果的对比，分析计算模型的网格划分、二阶波浪力计算方法和粘性阻尼等关键参数的选取对MOSES计算系泊浮体运动的影响，为MOSES软件在系泊下运动计算方面提出建议。
关键词: MOSES软件；系泊分析；模型试验；起重船；波浪力
李怀亮，徐 慧，谢维维，董 璐，高 巍. MOSES软件在系泊浮体运动计算中的应用研究[J].海洋工程，2013，31（6）:16-21.

柔性管Reel-lay铺管安装稳定性分析
白 勇1，唐继蔚1，余彬彬2，阮伟东2，闫会宾2
(1.哈尔滨工程大学 船舶工程学院，哈尔滨 150001；2.浙江大学 建工学院，杭州 310058)
摘要:钢管的S-lay、J-lay铺管方法的应用研究已经非常深入，而柔性管的Reel-lay铺管法的应用研究则相对较少。由于管道本身的材料非线性、管土接触存在非线性以及环境的不确定性等问题过于复杂，因此通过类比J-lay铺管法，采用整管的力学性能、弹性海底模型及均匀流等方式对Reel-lay铺管的水下段稳定性问题进行了简化；根据悬链线理论和小变形梁理论，给出了柔性管Reel-lay铺管法的数值计算方法，并与有限元模拟的结果进行了对比分析。结果表明：随着铺设角度增大，管道受到的弯矩也随之增大，但管道顶部的拉力却随之减小；随着铺设水深的增加，管道悬浮段质量增加，管道顶部拉力明显增加，但弯矩明显减小；浮重对管道铺设很重要，应根据实际情况，选择合适的配重以满足管道稳定和铺设的要求。
关键词: 柔性管；Reel-lay铺管法；整体稳定性；理论模型；有限元模型
白 勇，唐继蔚，余彬彬，阮伟东，闫会宾. 柔性管Reel-lay铺管安装稳定性分析[J].海洋工程，2013，31（6）:22-29.

偏心荷载作用下条形浅基础荷载-变形特性数值分析
罗强1,2，栾茂田2



(1.南阳师范学院 土木建筑工程学院，南阳 473061；2.大连理工大学 土木工程学院 岩土工程研究所，大连 116024)
摘要: 在主应力方向的旋转过程中，主应力方向与塑性主应变增量方向之间存在着非共轴现象。基于屈服角点结构非共轴理论，建立了一种非共轴本构模型，通过有限元软件ABAQUS的二次开发子程序UMAT，将该模型运用到有限元数值计算中。首先，对中密砂单剪试验进行数值模拟，研究了非共轴现象及其对应力-应变关系的影响。然后，针对偏心荷载作用下条形浅基础荷载-变形特性进行数值分析，研究了非共轴现象对荷载-位移关系的影响。研究结果表明：非共轴模型计算得到的荷载增长速度滞后于共轴模型计算结果的增长速度；在地基变形的初期，非共轴现象比较明显，主应力方向的减小速度要滞后于塑性主应变增量方向的减小速度；随着地基沉降的增加，非共轴现象逐渐减弱；非共轴模型与共轴模型计算结果之间的差异在应变硬化情况下更加明显。
关键词: 非共轴；本构模型；偏心荷载；浅基础；地基荷载
罗强，栾茂田. 偏心荷载作用下条形浅基础荷载-变形特性数值分析[J].海洋工程，2013，31（6）:30-36。

基于实时监测与数值分析的码头靠泊安全综合评估分析
李德春1，苏林王2，赵 冉2，胡 瀚2
(1.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；2.中交四航工程研究院有限公司 水工构筑物耐久性技术交通部重点实验室，广州 510230)
摘要:针对在役码头结构靠泊安全性评估的技术难题，以某15万吨石化码头为工程背景，提出了实时监测与数值模拟综合法对其进行靠泊评估分析，得到了该码头在大型船舶靠泊时主体结构安全、局部新老结构交界处需进行加固的结论，并提出了相应的加固整改的建议。通过本评估研究发现，文中所采用的综合评估法，可弥补单独采用实时监测或数值分析时的不足，得到了较全面的靠泊安全评估结论，可为在役码头结构加固维修提供科学的评估依据。
关键词: 在役码头结构；靠泊安全评估；实时监测；数值分析
李德春，苏林王，赵 冉，胡 瀚. 基于实时监测与数值分析的码头靠泊安全综合评估分析[J].海洋工程，2013，31（6）:37-44.

离岸深水全直桩码头承载性能有限元分析
王元战，贺林林
(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: 全直桩码头是适于软土地基上离岸深水海域的新型高桩码头结构型式，其承载机理与传统高桩码头存在较大差异，且软土地基循环软化效应显著。建立全直桩码头结构与地基相互作用三维弹塑性有限元模型，基于二次开发采用拟静力法对土体循环软化效应进行模拟。通过有限元模型研究全直桩码头的承载特性与破坏模式，并探讨水平极限承载力的影响因素。研究表明水平荷载作用下，基桩的塑性破坏是结构失稳的控制因素，地基土体的承载力对结构水平极限承载力不起决定性作用；竖向荷载作用下，结构竖向极限承载力由地基土体强度决定。研究范围内入土深度对结构水平极限承载力影响不大，但桩壁厚度减小或考虑土体软化后，结构水平极限承载力明显降低。设计中，增加入土深度可有效减小土体软化引起的水平极限承载力降低程度，且应考虑结构腐蚀和土体软化对水平极限承载力的双重降低效应，为钢管桩预留足够的腐蚀富裕量。
关键词: 全直桩码头；承载特性；破坏模式；极限承载力；软土地基
王元战，贺林林. 离岸深水全直桩码头承载性能有限元分析[J].海洋工程，2013，31（6）:45-52.

基于高阶滑模控制器的水下潜器运动控制
邓春楠，葛 彤，吴 超
(上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 水下工程研究所，上海 200240)
摘要: 水下环境复杂多变，由于水流的不可预知性和多变性，潜器的水动力系数往往无法准确获取，使得依赖这种参数的潜器运动控制算法的应用受到了很大的局限。为了解决控制器对模型参数的依赖，设计了一种基于高阶滑模控制算法的模型无关控制器，并通过设置合理的过渡过程，解决了这种控制算法依赖初值的弊端。仿真结果表明，位置和姿态的控制能够快速的收敛，误差很小并且不依赖于初始条件，控制器需调节参数很少，并且算法简单，适用于工程的实际需要。关键词: 高阶滑模控制器；模型无关；过渡过程；水下潜器；运动控制
邓春楠，葛 彤，吴 超.基于高阶滑模控制器的水下潜器运动控制[J].海洋工程，2013，31（6）:53-58.

台风作用下琼州海峡海域波浪特征分析
耿宝磊，文先华
(交通运输部天津水运工程科学研究院 工程泥沙交通行业重点实验室，天津 300456)
摘要:通过在拟建琼州海峡跨海大桥西线方案主通航孔位置布置波浪测点，采集到2012年13号台风“启德”和23号台风“山神”期间波浪数据，结合两场台风期间波浪频谱和方向谱的变化，分析了该区域在台风期间的波浪特征，并进一步对风浪和涌浪进行了判别。研究结果表明：1）台风“启德”期间，海域波浪谱峰周期在3.3～8.0 s之间，最大谱峰值为7.92 m2/s，波浪方向为W～N向，且频谱和方向谱的变化过程反映了风浪到涌浪的转变；2）台风“山神”期间，海域波浪谱峰周期在5.0～6.5 s之间，最大谱峰值为2.70 m2/s，波浪方向为E～ESE向，波浪以风浪为主；3）琼州海峡海域大周期波浪主要受到台风引起的涌浪影响，涌浪周期的范围大约在6.5～10.0 s之间。
关键词: 台风；琼州海峡；波浪特征；风浪；涌浪
耿宝磊，文先华.台风作用下琼州海峡海域波浪特征分析[J].海洋工程，2013，31（6）: 59-67.

日本“311”海啸对江苏北部沿海影响分析
袁春光，王义刚，黄惠明，蔡 辉，陈 橙
(河海大学 海岸灾害及防护教育部重点实验室，南京 210098)
摘要:北京时间2011年3月11日13时46分日本东北部发生里氏9.0级强烈地震，江苏北部的灌河口潮位站正好记录下海啸期间的潮位资料。由于以往对海啸波动的过滤提取方法不统一，而且人为因素影响较大，误差积累影响了后续科研工作的进行。提出综合利用小波能谱、功率谱和滤波分析等方法结合海啸识别结果来提取海啸波的方法，并且成功提取出灌河口站海啸波的周期范围、影响时间和最大波峰。同时采用COMCOT海啸数学模型，讨论了江苏沿海海啸波传播方式，解释了灌河口潮位站海啸波最大波峰未出现在第一波的原因，是因为江苏北部山东半岛特殊的地形使得在黄海传播的海啸波发生反射，与之前的波动产生叠加效果导致的。分析结果表明：江苏沿海由于海啸直接引起的海啸波不高，但是海啸波叠加之后，最大波高却是之前的2倍，因此在海啸预报中应该全面考虑地理位置特点，分析海啸波运动的反射叠加等特征，从而提高预报质量。
关键词: 海啸；海啸波分离；江苏沿海；海啸波反射叠加
袁春光，王义刚，黄惠明，蔡 辉，陈 橙.日本“311”海啸对江苏北部沿海影响分析[J].海洋工程，2013，31（6）:68-75.

浅水分潮对海岸潮致地下水波动特征的影响
楼悦安1，宋志尧2，孔 俊3，程 晨3，徐福敏3
(1.中国人民解放军92250部队，舟山 316041； 2.南京师范大学 虚拟地理环境教育部重点实验室和大规模复杂系统数值模拟江苏省重点实验室，南京 210023；3.河海大学 港口海岸与近海工程学院，南京 210098)
摘要:基于一维Boussinesq方程，在斜坡海岸边界条件中考虑了半日潮及其浅水分潮的综合作用，应用摄动法得到了方程的二阶解。通过与现场实测资料和数值解的比较，分析了浅水分潮对海岸潮致地下水波动特征的影响。分析结果显示，考虑浅水分潮后，方程数值解能较好地反映实测的潮致地下水波动基本特征；方程各阶摄动解虽与现场实测数据有一定误差，但基本上能反映其波动的趋势性特征。研究结果表明，浅水分潮对海岸潮致地下水波动振幅及其超高值的影响比较显著，也能较好地改善相位上的偏移，因此在对海岸潮致地下水波动特征进行研究分析时，应该考虑浅水分潮的作用。
关键词: 海岸潜水层；浅水分潮；摄动解；超高；现场观测
楼悦安，宋志尧，孔 俊，程 晨，徐福敏. 浅水分潮对海岸潮致地下水波动特征的影响[J].海洋工程，2013，31（6）:76-83.

穿梭艇艏部特征分析及优化
刘怡锦，李英辉，唐建飞，张裕芳
(上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240)
摘要:以一艘用于沿海巡逻的高速穿梭艇为研究对象，利用SHIPFLOW中的势流方法，基于Dawson方法的面元法，计算穿梭艇的兴波及流场问题。分别比较不同的半进流角对船舶整体的兴波阻力和最大波高的影响，得到最佳半进流角方案，并在此基础上，进一步分析比较倾斜船艏柱角度对船舶的兴波阻力和流场的影响。通过分析，得到穿梭艇艏柱倾斜角度的影响机理，为艏部进一步的优化提供参照，得出针对此种船型的最佳艏部方案。
关键词: 穿梭艇；艏部型线；势流理论；兴波阻力
刘怡锦，李英辉，唐建飞，张裕芳.穿梭艇艏部特征分析及优化[J].海洋工程，2013，31（6）:84-90.

基于BP神经网络的变形三体船布局优化研究
闫宏生，刘凤迪，许小颖，冯炎鑫
(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: 针对以DTMB5415为基础船型提出的高速可变形三体船，以CFD软件计算结果为样本值，利用BP神经网络方法对三体船静水阻力进行多次训练，在保证精度的基础上模拟预测了多组不同航速、不同布局下的单位排水量阻力值，从而得出了随航速变化下该船型可调节的适航布局。BP神经网络法较之传统CFD计算不仅能极大的缩短计算时间，而且能快速可靠的搜索到任意航速下能耗最小的布局，打破了CFD方法必须通过限定布局和航速求得阻力值来进行比较的固有模式，真正实现了三体船“可变形”的优势，工程适用性强，为计算机辅助三体船布局优化研究提供了一种新思路。
关键词: 可变形三体船；BP神经网络；布局优化；兴波干扰；阻力性能
闫宏生，刘凤迪，许小颖，冯炎鑫. 基于BP神经网络的变形三体船布局优化研究[J].海洋工程，2013，31（6）:91-96.

爆炸载荷下海洋平台波纹板防爆结构数值模拟研究
王 珂1,2，贾 芹2，袁友华3
（1.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240；2.江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，镇江 212003；3.韩通（上海）新能源船舶设计研发有限公司，上海 201203)
摘要: 采用非线性瞬态动力学分析软件MSC.Dytran，对泄漏气体的爆炸载荷进行数值计算并与经验公式的计算值作比较。以海洋平台燃油舱围壁为研究对象，对其进行波纹板结构设计，根据波纹高度的不同，将波纹板分为三种：波纹板Ⅰ、波纹板Ⅱ和波纹板Ⅲ。利用MSC.Dytran，对不同波纹板围壁下燃油舱在油气爆炸载荷作用下的变形、能量吸收和加速度等响应进行数值模拟研究。通过对不同波纹板围壁与传统平板围壁的燃油舱动态响应的分析比较发现，燃油舱围壁采用波纹板Ⅰ时防爆效果相对较优。
关键词: 海洋平台；气体爆炸；动态响应；波纹板；防爆结构
王 珂，贾 芹，袁友华. 爆炸载荷下海洋平台波纹板防爆结构数值模拟研究[J].海洋工程，2013，31（6）:97-104.

港口工程允许越浪量标准分析研究
夏运强1，李贺青1，沈如军1,2
(1.海军工程设计研究院，北京 100070; 2.上海交通大学，上海 200240)
摘要:允许越浪量标准是影响港口工程水工建筑物设计和使用的重要因素之一，国家现行港口工程规范未明确规定允许越浪量标准。综述了日、美、英、荷兰、国家水利部和部分地方行业有关规范对允许越浪量标准的规定，并收集和整理了国内外有关工程实例和研究成果。在此基础上，探讨性地提出了港口工程的允许越浪量标准，为工程应用和有关规范编制提供参考。
关键词: 港口工程；防波堤；护岸；允许越浪量；单波越浪量
夏运强，李贺青，沈如军. 港口工程允许越浪量标准分析研究[J].海洋工程，2013，31（6）:104-109.

福建崇武半月湾渔港防波堤建成后下游海滩地形变化及养护对策研究
刘建辉1，蔡 锋1,2，郑吉祥2，戚洪帅2，雷 刚2
(1.国家海洋局海岛研究中心,平潭 350400；2.国家海洋局第三海洋研究所,厦门 361005)
摘要:渔港硬式构筑物如防波堤等对海岸的影响显著。以福建泉州崇武半月湾渔港防波堤修建前后的海滩变化为例，通过对2003～2011年不同阶段海滩地貌形态、岸线变化分析以及2个海滩剖面多期监测比较发现，防波堤修建后海湾下游西侧海滩发生显著蚀退，西端侵蚀强度最大，向东（靠近防波堤遮蔽段）逐渐减小，中东部遮蔽段转为淤涨。海滩变化的主要原因：1）E～SE向主入射波浪受到防波堤的阻挡作用，在堤头发生绕射，港内波影区动力变弱；2）防波堤阻碍了从东向西的沿岸流运动，形成东向为主的沿岸输沙，使得东端发生堆积，造成下游的西侧海岸的沉积物亏损，发生侵蚀。针对海岸变化机理提出了海滩养护防御措施，并通过数值模拟预测说明养护海滩以由西向东输沙为主，年均输沙量约3万m3，堆积于遮蔽段，最后，提出采用周期性抽取遮蔽段养护沙补充到西端的方法来实现海滩循环养护。
关键词:渔港防波堤；海滩侵蚀；海滩养护；崇武半月湾
刘建辉，蔡 锋，郑吉祥，戚洪帅，雷 刚. 福建崇武半月湾渔港防波堤建成后下游海滩地形变化及养护对策研究[J].海洋工程，2013，31（6）:110-117.

面向地形匹配的多波束测深数据抽稀方法研究
訾桂峰1，程秀丽2，刘 毅2，徐遵义2
(1.潍坊市科学技术情报研究所，潍坊 261061；2.山东建筑大学 计算机科学与技术学院，济南 250101)
摘要: 基于多波束测深的地形定位是水下潜器导航技术研究和发展的重点，多波束测深数据的高精度快速重采样是水下地形匹配定位的前提。传统的实时抽稀方法因对多波束测深数据模型的过分简化而效果欠佳。参考DouglasPeucker算法和点云数据抽稀方法，采用角度弦高联合准则对多波束每ping数据进行抽稀处理，参考导航地形图对抽稀后的多ping数据基于点云离散度进行二次抽稀处理，从而实现多波束测深数据的高精度快速抽稀处理。典型的数学仿真地形和实测多波束条带数据实验表明：文中提出的抽稀方法数据抽稀率仿真地形在85%以上，实测地形在90%以上，数据抽稀前后点云构成的曲面DEM误差在3%以内，并且算法实时性较好。
关键词: 多波束数据处理；数据抽稀；角度弦高；点云离散度。
訾桂峰，程秀丽，刘 毅，徐遵义.面向地形匹配的多波束测深数据抽稀方法研究[J].海洋工程，2013，31（6）:118-123.

从经验性技术走进科学性技术时代
——海洋工程基础研究青年科学家论坛介绍
李万红1，张阿漫2，宁德志3，秦洪德2,1
(1.国家自然科学基金委员会，北京 100085；2.哈尔滨工程大学，哈尔滨 150001；3.大连理工大学，大连 116024)
摘要:为进一步明确研究方向、理清研究思路，挖掘青年科研人才，国家自然科学基金委员会工程与材料科学部主办了“海洋工程基础研究青年科学家论坛”。近5年来国家自然科学基金资助的青年科学基金项目和答辩类重要项目负责人与会对海洋工程基础研究前沿的科学问题和创新（或特色）的研究思路与方法进行汇报和交流，讨论了大型海上浮式装备、海洋能源利用、船舶工程与系统、国防建设工程四个研究领域中的前沿科学问题，提出了未来五年海洋工程的五个重点研究方向。与会专家学者认为，海洋工程基础研究正从经验性技术走进科学性技术时代。
关键词:海洋工程；基础研究；青年科学家；论坛
李万红，张阿漫，宁德志，秦洪德. 从经验性技术走进科学性技术时代[J].海洋工程，2013，31（6）:124-130.
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