海洋工程最新期刊目錄

配備雙U型流道沖擊式透平的振蕩水柱波浪能裝置的多級能量轉換特性————作者：王辰;張永良;徐浩淳;

摘要：提出在振蕩水柱（oscillating water column，簡稱OWC）波浪能轉換裝置中引入雙空氣透平結構的概念，在由圓筒形OWC裝置與帶導浪墻的直立防波堤耦合形成的一體化系統中，通過配置兩臺U型流道結構的沖擊式空氣透平，數值研究了一體化系統從波浪能至電能的多過程能量轉換的特性，并在空氣透平處于自由啟動和強制啟動的兩種工作模式下，與采用單空氣透平的一體化系統的能量轉換特性進行了對比。研究結果...

海上浮筒型漂浮式漁光互補系統的水動力響應數值模擬研究————作者：崔森琦;王志瑜;畢春偉;

摘要：構建海上新能源逐漸成為我國實現“雙碳目標”的重要手段，而海上漂浮式光伏作為海上新能源的重要組成部分，應用場景與傳統水產養殖形成空間資源競爭，引發用海矛盾。研究提出了一個創新的浮筒型漂浮式漁光互補系統，將漂浮式光伏與網箱養殖融合，實現水面生產清潔能源，水下實現水產養殖的新模式。通過水動力計算軟件OrcaFlex分析了漁光互補系統在不同環境條件下的水動力響應，并通過前人的模型試驗驗證了數值模擬方法的準...

基于珊瑚微粉的低碳全珊瑚海水混凝土制備及力學性能————作者：馬嘉陽;韓宇棟;周瑩;李益鵬;黃浩;陶韜;朱力林;

摘要：為探明珊瑚微粉（CP）作為膠凝材料的可行性，開展低碳全珊瑚海水混凝土（LCCASC）的制備及力學性能研究，探明不同CP摻量和細度對珊瑚砂漿強度的影響，提出不同強度等級LCCASC的配合比設計方法，為全珊瑚海水混凝土（CASC）實現低碳化制備、力學性能提升提供理論支撐。結果表明：隨著CP摻量的增大以及CP細度的減小，珊瑚砂漿的強度先增大后減小，最佳摻量為10%，最佳細度為D₅₀...

鹽沼植被對海堤防護增效的量化研究————作者：吳毅;武國相;張紅;王柯萌;梁丙臣;

摘要：鹽沼濕地作為天然的海岸防御屏障，能有效衰減波能、降低極端海洋動力引發的災害風險。以濕地-海堤組合為代表的“基于自然的解決方案”已逐漸成為海岸防護新途徑。研究針對堤前發育有濕地植被的海堤，基于不同重現期下的極端波浪-水位組合條件，模擬不同位置、不同寬度植被帶對波浪的衰減過程，并采用同等防護標準下的海堤設計頂高程折減值，對鹽沼植被的防護增效進行量化。結果表明：堤前鹽沼植被可顯著削減堤腳處的有效波高，降...

縱骨影響下基于圖論的剖面剪流數值計算方法研究————作者：韓濤;湯雅敏;吳嘉蒙;蔡詩劍;

摘要：剖面剪流的計算是船體結構強度評估中校核剖面剪切強度必不可少的內容，傳統計算剪流的方法主要有路徑積分方法和圖論方法。但不管哪種方法，針對縱骨對剖面剪流計算的影響，都需要較為完整的縱骨剖面形狀信息，這就使得對于部分骨材單元類型，如有限元中的bar以及rod等單元類型，傳統方法并不適用。因此，本文提出一種計算縱骨對剪流影響的簡化方法，并將其納入剖面剪流的圖論計算流程中。結果顯示，新方法和傳統的計算方法相...

緩波型立管移管安裝全過程非線性動力響應數值研究————作者：阮偉東;劉凱;周成承;聶慶林;

摘要：隨著海洋油氣工程不斷向更深海域發展，海洋立管的安裝面臨著越來越大的挑戰。基于實際工程項目案例和OrcaFlex軟件，結合緩波型立管移管安裝主要步驟建立了深水鋼質緩波型立管移管安裝全過程力學評估模型，開展了深水緩波型立管移管安裝全過程數值模擬分析和關鍵參數影響評價，研究了緩波型立管移管安裝過程各階段力學性能變化規律，并針對安裝船與浮式平臺水平距離以及立管頂端下放深度進行參數敏感性分析。研究發現，安裝...

深海鈦合金耐壓結構水下內爆流固耦合動態響應機理研究————作者：鄭建才;賀宇培;趙敏;夏?;

摘要：深海鈦合金耐壓結構外表面承受高壓靜水載荷，當結構出現損傷失效時，可能會產生一種持續時間極短，沖擊波峰值極大的水下內爆現象。基于任意拉格朗日歐拉方法結合Johnson-Cook本構和失效模型，對深海鈦合金耐壓結構的內爆流固耦合過程及毀傷特性開展研究。首先對比了水下內爆試驗中的沖擊波載荷及結構坍塌形態，驗證數值方法的準確性。然后分析了鈦合金球形耐壓殼內爆時的流固耦合機制、結構動態響應及能量演化機理，探...

基于SFS混合反射模型的側掃聲吶圖像三維重建————作者：袁明新;張亮;王以龍;劉維;

摘要：基于明暗恢復形狀（shape from shading，簡稱SFS）方法進行海底側掃聲吶圖像三維重建時，會因為方法中反射模型與海底表面不相符而降低重建精度。為此文章在分析大陸架海底表面特點及側掃聲吶工作機理的基礎上，提出了基于SFS混合反射模型的側掃聲吶圖像海底地形重建方法。首先在保留Lambert漫反射模型的基礎上引入Blinn-Phong鏡面反射模型，并基于側掃聲吶圖像粗糙度進行漫反射系數、鏡...

水翼間距對串列布置全被動式雙水翼獲能的影響————作者：黃麗;劉臻;宋馨鈺;倪和強;

摘要：單個振蕩水翼裝置獲能有限，對其進行陣列布置是振蕩水翼裝置規模化發展的主要方向之一。構建串列布置雙水翼的二維模型，采用全被動式控制策略，通過數值模擬研究了水翼間距對全被動式雙水翼水動力特性及獲能性能的影響。通過分析流場結構、運動響應及獲能性能變化，研究了串列布置全被動式雙水翼干涉機理。研究發現，水翼間距增大，下游水翼獲能性能隨之提高。此外，根據無量綱化水翼間距L_x^*<...

極端波浪下柱式浮標運動響應的數值模擬研究————作者：汪世文;溫柔;趙西增;趙新宇;羅潤鑫;侯亞東;潘昀;錢峰;

摘要：隨著全球極端天氣事件頻發，極端海況下浮標的安全運行面臨嚴峻挑戰。基于黏性流體力學理論，建立了極端波浪與柱式浮標相互作用的三維數值波浪水槽模型。利用物理模型試驗結果驗證數值模型的有效性，基于能量聚焦理論生成極端波浪，關注不同聚焦波幅下浮標的垂蕩、縱蕩和縱搖運動響應，分析聚焦位置對浮標運動的影響，并對比聚焦波與規則波作用下柱式浮標運動響應的差異。結果表明，隨著聚焦波幅的增大，浮標的垂蕩、縱蕩、縱搖運動...

不同布置形式的浮式風電場動力響應與發電性能對比研究————作者：李昊;劉利琴;鄧萬如;郭世博;劉旭平;

摘要：近年來海上浮式風電發展迅速，隨著一定海域內風機臺數的增加，如何合理地安排、布置這些風機，以實現整個海上風電場總功率的最大化是亟待解決的問題。結合風場解析尾流模型與浮式風機單機一體化耦合模型，提出了浮式風電場風機動力響應及風電場發電性能分析的耦合計算方法，基于該方法編寫了時域仿真程序。以正方形、圓形、三角形與直線形四種風電場布置形式為例，對比研究了不同風電場布置時浮式風機的動力響應特性及風電場發電性...

基于間接時域法的船舶在波浪中運動計算研究————作者：王慧;林兆偉;楊路春;王世鵬;朱仁傳;

摘要：針對中高速排水型船舶，基于三維移動脈動源格林函數，結合脈沖響應函數法求解時域繞射力和輻射力。同時基于弱非線性假設，考慮非線性入射波浪力、回復力與橫搖阻尼的影響，基于間接時域法建立了中高速排水型船舶六自由度的弱非線性運動模型，通過傅里葉分析得到船舶在規則波中的運動響應。此外，同時提出了網格重構法、干濕網格法與波面截切法三種瞬時船體濕表面網格更新方法。采用開發的數值計算程序對Wigley I和S175...

基于HPC-VOF方法的質量源造波研究————作者：吳鋮毓;李超凡;朱仁傳;

摘要：近年來，數值波浪水池已成為波浪模擬及波浪與結構物相互作用研究的重要手段。采用調和多項式單元法（HPC）高精度求解Laplace方程，引入體積分數法（VOF）實現自由面的穩定模擬與精確追蹤，構建了全非線性HPC-VOF波浪水池。論文基于HPC理論框架采用域分解方法開發了各種非線性波浪的質量源造波技術，對深水五階Stokes波模擬進行了網格和時間步收斂性研究。HPC-VOF波浪水池中不同參數的五階St...

植物型生態護岸消浪數值模型構建及物理試驗研究————作者：白洋;段明濤;柳葉;秦夢春;李紹武;趙帥;

摘要：植物型生態護岸作為一種新興的海岸防護方式，不僅有護岸的功能，同時也能促進海岸帶生態修復。但是，如何構建植物型生態護岸并對其消浪效果進行定量評估，仍是一個有待解決的問題。以此為研究目標，采用數值模型模擬和物理模型試驗兩種方法。通過在Navier-Stokes方程中引入植物與流體作用項，采用標準Smagorinsky紊流模式描述植物與波浪作用的紊流效應，并改進MAC算法（Marker and Cell...

南海北部陸坡處沙波對內孤立波極性轉換動力響應機制研究————作者：任伯遷;王振魯;梁丙臣;謝波濤;呂英康;齊靜靜;徐興雨;

摘要：南海北部陸坡130～310 m水深區域發育的沙波會在內孤立波的影響下發生遷移演化。基于MITgcm非靜壓數值模式構建了南海內孤立波數值模型，模擬了內孤立波的傳播特征，發現內孤立波在南海北部陸坡區域發生了極性轉換，模擬結果表明不同位置處不同極性內孤立波流速剖面的形態特征和海底流速方向存在較大差異。研究區域180 m水深處存在一個地形陡變的坡折，根據實測高精度水深數據，發現坡折以上較淺水域與坡折以下較...

振蕩水柱防波堤前墻受力特性試驗研究————作者：何方;宋孟夏;潘佳鵬;

摘要：本研究旨在探究振蕩水柱（oscillating water column，簡稱OWC）防波堤前墻的受力特性。通過物理模型試驗，利用狹縫開口模擬沖擊式空氣透平，測量前墻兩側的波浪壓強和振蕩水柱氣室內氣體壓強，從而在計算前墻水平波致總力時計及波壓力和氣壓力。研究結果表明，氣室寬度比和狹縫開口率是影響波浪壓強和氣體壓強的關鍵參數，其主要影響表現為：改變前墻兩側波浪壓強的幅值、改變前墻兩側高波壓區域的垂向...

基于改進鸚鵡優化算法的船舶推力分配策略研究————作者：劉明;婁德成;王曉飛;

摘要：動力定位系統推力分配求解是一種高度復雜的非線性優化問題，其目標函數和約束條件具有多目標、多約束及非凸特性。傳統的推力分配算法在處理該類問題時存在精度低及易陷入局部極值點等問題，而群智能優化算法雖然能夠較容易解決這些問題，但存在收斂速度慢、尋優結果穩定性差和不可靠問題。針對上述問題，提出一種多策略融合的鸚鵡優化算法（MSPO），該算法通過分段法和改進混沌法相結合初始化種群，不僅增強初始種群的多樣性，...

聚焦波作用下倒圓角方形立柱波浪爬升試驗研究————作者：單萌;肖龍飛;寇雨豐;吳文成;李可路;

摘要：為深入理解極端波浪與倒圓角方形立柱相互作用的機理，基于物理模型試驗，研究了聚焦波作用下倒圓角方形立柱的波浪爬升現象。通過控制聚焦波的波陡、周期、浪向和聚焦位置，深入分析了聚焦波參數對波浪爬升高度和倍數的影響。結果顯示，在一定條件下波陡和周期的增加會顯著增強波浪與立柱的相互作用，增大立柱表面的波浪爬升；聚焦位置的改變對波浪爬升高度有顯著影響，當聚焦位置位于立柱后表面時，波浪爬升高度達到最大，當遠離立...

舵翼型對船-舵系統回轉性影響的數值研究————作者：朱一鳴;奚英奇;劉靖嶠;陳昌哲;鄒璐;

摘要：以KCS集裝箱標模和NACA翼型舵組成的船-舵系統為研究對象，通過求解RANS方程，對船-舵系統的舵力試驗、純橫蕩試驗和純首搖試驗進行數值模擬。基于計算得到的船-舵系統的水動力和力矩，通過曲線擬合確定對應的水動力導數。結合船-舵系統水動力參數、水動力導數以及回轉性指數的數值計算結果，研究了不同舵翼型對船-舵系統回轉性的影響。結果顯示：船-舵系統水動力參數隨舵剖面厚度的增大而增大；舵角較小時，水動力...

含應力松弛的柔管端部密封性能數值模擬————作者：陳鯤鵬;羅宇;張萌萌;楊奕;杜長江;付世曉;

摘要：在海洋油氣開發工程項目中，運輸油氣物質的非黏結柔管通過兩端的端部配件與其他結構相連接。端部配件針對非黏結柔管的各層有不同的固定結構，其中護套層需要與端部配件的主體結構、楔形密封環以及密封法蘭相連以實現密封功能。在柔管實際工作的高溫環境中，護套層材料會發生應力松弛現象，影響柔管端部密封性能。本文首先進行高分子材料的拉伸試驗和應力松弛試驗，辨識相關的材料參數；然后利用非線性有限元軟件建立柔管端部密封系...

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