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[硕士论文] 胡超
船舶与海洋工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:随着全球气候变暖及传统化石能源的日益枯竭,世界各国都在寻求可持续的清洁可再生能源。海上风能作为海洋可再生能源的一种重要组成部分,相比于陆上风,海上风具有风速高、湍流小、风向稳定等优势。我国目前建成的海上风电场多采用近岸固定基础风力机,但是我国适合近海风能开发的区域有限,为了更有效地利用海上风能,推进国家能源转型和应对气候变化,未来我国海上风电场建设走向深海是必然趋势。
  本文以国家风电产业大开发、促进能源消费革命为背景,针对我国东海地区实际海域情况,基于空气动力学和水动力学理论,采用理论推导、基础设计及数值模拟相结合的方法,提出了一种适用于我国东海地区深海风能开发的半潜式浮式风力机平台类型。首先基于浮式平台设计基本原理及目标海域环境条件,设计一种适合我国东南深海海域的半潜式浮式风力机基础。然后基于三维势流理论,在频域范围内对半潜式浮式风力机基础在规则波中的水动力特性进行分析,在湍流风数值模拟的基础上对水动力学软件AQWA进行二次开发,将实时变化的风轮载荷加载到基础上进行时域耦合计算。在此基础上,基于悬链线理论设计一种带有弹性索的组合锚泊系统。最后,针对半潜式浮式风力机设计两种不同的锚泊方案,分别对设计工况和生存工况下的平台位移和系泊缆张力进行对比分析,并对极限生存工况下的浮式风力机进行校核,校核结果表明组合系泊系统设计在满足定位要求的基础上,能够很好地降低锚泊线张力,减小锚链疲劳。
  本文可为半潜式浮式风力机基础运动响应预报及组合锚泊系统设计提供参考,并为我国东海深海浮式风电场的开发提供思路。
[博士论文] 涂三山
船舶与海洋结构物设计制造 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:阴极保护在海洋工程结构物防腐方面起着至关重要的作用,随着计算机硬件和数值模拟技术的迅猛发展,数值模拟在阴极保护设计和状态评估中的应用日趋增加。阴极保护问题的控制方程为Laplace方程,目前主要使用边界元法(Boundary Element Method,BEM)进行求解,然而,近年来海洋结构物的尺寸和规模越来越大,使用边界元法模拟计算大规模模型,需要消耗大量内存且非常耗时。无单元法经过几十年的发展,理论上已经比较成熟,已经成功应用于流体力学、热力学和弹性力学等诸多物理问题,并取得了较好的应用效果。大多数无单元法的计算精度高于有限元和BEM等常规方法,可以使用较少的节点获得较高的计算精度。边界点法(Boundary Node Method,BNM)和边界面法(Boundary Face Method,BFM)是边界型无单元法,理论框架与BEM相同,都基于边界积分方程(Boundary Integral Equation,BIE),也具有建模简单和计算模型易于修改的特点。将BNM和BFM等无单元法应用于阴极保护数值模拟,就可以在达到相同计算精度的情况下,使用比BEM更少的节点,从而降低对计算机内存的需求。
  本文的主要任务是对无单元法的基本原理进行研究,建立基于无单元法的阴极保护数值模拟方法并开发出相应的软件系统。为了完成这一任务开展了以下工作:
  对无单元法中的移动最小二乘法和移动Kriging插值(Moving Kriging Interpolation,MKI)等函数逼近方法进行了研究,提出了基于复变量的MKI方法,该方法可以用于二维边界型和域内型无单元法中构造形函数,数值算例表明该方法可以提高数值计算精度和效率。对MKI的稳定性进行了分析,并利用偏移和缩放的多项式基函数提出了稳定化的MKI(Stabilized MKI,SMKI)方法,数值算例表明SMKI比MKI具有更高的计算精度和稳定性。
  建立了基于BFM的阴极保护数值模拟方法,给出了曲边三角形上的积分方案和多种电解质中使用BFM进行数值模拟的解决方案。使用两个一般位势问题算例,对方法进行了测试,测试结果表明BFM的计算精度显著高于BEM。然后使用该方法对海底管道、沙漏型浮式生产储油系统(Floating Production Storage and Offloading System,FPSO)和张力腿平台(Tension-Leg Platform,TLP)的阴极保护问题进行了数值模拟,并与BEM的模拟结果进行了对比,对比发现:在使用相同数量的节点时,BFM的计算精度高于BEM;在达到相同的计算精度时,BFM的计算效率在大多数情况下高于BEM。
  为了使上述研究成果更方便地用于实际工程问题,开发了具有多个功能模块的阴极保护数值模拟软件系统。使用C#编程语言和OpenGL开发了软件系统可视化显示模块,可以显示网格模型、几何模型和结果云图,可以进行平移、旋转、缩放和模型拾取等操作,还可以设置阴极保护数值模拟相关参数。开发了以非均匀有理B样条为数据基础的几何数据表达模块,以IGES文件为数据接口,实现了几何模型信息从商业建模软件到本文软件系统的导入。开发了基于超限插值和前沿推进法的网格剖分模块,为计算模块提供节点和积分背景网格。利用基于BFM的阴极保护数值模拟方法开发计算模块,结合软件其他模块,可以方便高效地对海洋结构物阴极保护问题进行数值模拟。
[硕士论文] 贺宗武
机械工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:随着陆地不可再生资源不断减少,海洋资源的开发显得尤为迫切。海洋开发需要先进的技术和装备,水下无人平台在解决长时间滞留,作业任务多样性等方面比一般的潜器具有明显优势,引起了各国的重视。水下无人平台需要完成在目标点施放可变载荷等作业要求,载荷施放前后将引起平台动力学性能变化和姿态变化,加之受海流等随机干扰,因此平台动力学性能具有时变与非线性的特性。因此,研制施放载荷作业的水下无人平台,研究其运动控制方法具有重要研究意义和实用价值。
  本文研制水下无人平台实验载体,为其控制技术研究提供实验载体。为获取水下无人平台实验载体的位姿信息,选择相应传感器并设计传感器与水下无人平台实验载体的安装方式;设计水下无人平台实验载体软、硬件控制系统。为了实现对水下无人平台实验载体进行精确控制,研究推进器推力分配逻辑,在建立水下无人平台推进器动力学模型的基础上,建立水下无人平台实验载体系统动力学模型,并通过水下无人平台实验载体水池实验对动力学模型进行离线辨识。为了检验辨识后水下无人平台实验载体动力学模型的精度,进行艏向动力学模型实验验证。
  本文研制能够精确调整压载舱水量的浮力调节系统。水下无人平台实验载体任务载荷施放后,将损失一部分重量,导致实验载体重浮力矢量发生变化,引起水下无人平台实验载体纵倾姿态改变。根据任务要求,为保证水下无人平台实验载体重浮力平衡的同时纵倾基本稳定,本文研制液压浮力调节系统。在任务载荷施放后为利用浮力调节系统平衡实验载体重浮力的同时对纵倾姿态进行控制,设计一种基于单神经元的自适应PID控制器,对前后压载舱水量进行控制,并利用Simulink模块进行压载舱水量控制仿真实验。
  研究水下无人平台实验载体运动控制器设计,并进行相应的运动控制仿真实验。针对普通反演滑模控制方法在对水下无人平台实验载体进行姿态控制时,系统总不确定性上界难以确定导致的控制精度问题,本文设计一种引入系统(η)、(η)状态量的自适应反演滑模控制器,通过Simulink模块对任务载荷施放前后进行模型匹配的仿真实验,并与普通反演滑模控制方法进行对比,验证本文方法的有效性。针对自适应反演滑模控制方法存在较大稳态偏差的问题,本文设计一种基于RBF网络的自适应反演滑模控制器,通过Simulink模块对任务载荷施放前后进行模型匹配的仿真实验,并与上文自适应反演滑模控制方法进行对比,验证本文设计的基于RBF网络的自适应反演滑模控制方法有效性。为验证本文设计的基于RBF网络的自适应反演滑模控制算法的控制性能,与采用直接利用RBF网络对系统总不确定性进行在线逼近的自适应反演滑模控制方法进行对比仿真实验。
  利用本文研制的实验载体以及浮力调节系统进行实验研究。为验证单神经元自适应PID水量控制器的控制性能,在进行流量计校准的基础上,利用本文研制的浮力调节系统进行打水实验。为验证本文设计的自适应反演滑模优于普通反演滑模的控制效果,利用本文研制的水下无人平台实验载体进行艏向阶跃跟踪以及复合正弦轨迹跟踪水池验证实验。为验证本文设计的基于RBF网络的自适应反演滑模控制器具有比自适应反演滑模控制器有效降低稳态偏差控制效果,利用本文研制的水下无人平台实验载体进行艏向阶跃跟踪以及复合正弦轨迹跟踪水池验证实验。为验证本文设计的基于RBF网络的自适应反演滑模控制方法的控制性能,与利用RBF网络直接对系统总不确定性进行在线逼近的方法进行复合正弦波跟踪的水池对比验证实验。
[博士论文] 杜玲
船舶与海洋结构物设计制造 大连海事大学 2018(学位年度)
摘要:随着近海工程的发展,其上部结构越来越大,对于桩基的承载能力要求也在不断提高。混凝土材料由于其良好的抗压性能,常被作为近海工程结构的桩腿材料使用。而混凝土材料的拉压弹性模量不等这一特性在对混凝土桩腿进行强度校核时,应予以重视。另一方面,由于风机结构需要承受越来越大的来自顶部的压力,发生屈曲失稳的可能性也会增大。基于以上特点,对近海结构在静力分析和动力分析两个方面展开了分析讨论,并提出了两个关键力学问题。其中,第一个关键力学问题主要针对素混凝土结构拉压模量不同属性对结构应力分布和大小的影响展开了研究,主要研究内容如下:
  针对具有拉压不同模量特性的各向同性材料的构件或结构,提出以应力的第一不变量J1的正负作为材料具有不同模量属性的判别准则,以ANSYS软件为开发平台,通过APDL语言对其进行了二次开发,编制了具有拉压不同模量材料属性的全三维复杂多体组合结构计算分析程序。利用所开发计算分析程序,以单向应力状态纯弯曲简支梁和双向应力状态受均布载荷的简支梁为例进行计算,得到了几种不同拉压模量比的有限元解,并与以往文献中的解析解进行比较,相对误差均不超过6%,验证了所开发程序的计算精度可以满足工程要求。
  采用以ANSYS为基础开发的拉压模量不等材料计算分析程序对近海风力发电机的钢管混凝土桩腿进行了分析。选取压缩弹性模量,平均弹性模量和拉压不等弹性模量三种情况进行计算,并将按照压缩弹性模量和平均弹性模量计算所得结果分别与拉压不等弹性模量所得结果进行分析比较,沿文中路径3,前者的z向最大拉应力的相对误差高达41.08%,后者的z向最大拉应力的相对误差达到20.98%,按照单一弹性模量(压缩弹性模量或平均弹性模量)计算得出的结果无法满足工程上对精度的要求。所以,在近海风力发电机的钢管混凝土桩腿校核计算中,考虑混凝土材料的双模量特性无疑会保证所得模拟结果的精确性和有效性。
  第二个关键力学问题主要讨论了高耸结构失稳荷载的无损检测方法。主要研究内容如下:
  为了考量不同约束情况对失稳载荷预测的影响,以两端抗转动弹簧约束梁和两端固支梁为例进行了研究,二者的轴向压力与横向固有频率平方非常接近线性关系。两端抗转动弹簧梁轴向力与横向固有频率平方之间关系的解析解所得失稳载荷随梁两端的刚度系数增大而增大。当两端刚度系数趋近无穷大时,简化为两端固支梁,所得失稳载荷达到最大值。
  将风机塔筒结构简化为两种模型分析轴向压力与固有频率平方之间的关系,分别是:第一种模型,将风机组装后风轮的质量和机舱质量简化为集中质量,塔筒简化为梁结构,塔筒底部简化为刚性固定端约束;第二种模型,将风机组装后风轮的质量和机舱质量简化为带有偏心距和转动惯量的集中质量,塔筒简化为梁结构,塔筒底部简化为弹性约束。这两种简化形式所得轴向压力与横向固有频率平方都非常接近线性关系。通过分析可知,后者的简化模型更加合理,更加接近真实值。若以近似线性关系为基础,只要选择小于失稳临界值的实验载荷,记录两种载荷工况下该结构的固有频率,利用轴向力与固有频率平方近似线性关系的结论,可以近似确定风机塔筒结构的临界失稳荷载。
  以钢管混凝土柱为例,研究了混凝土的拉压不同模量特性在其模态振型及固有频率中的影响。得出了按照相同模量和不同模量理论计算所得钢管混凝土柱的振型基本一致,混凝土的拉压模量不等特性对于一阶固有频率的影响并不明显的结论。
[硕士论文] 姜跃
船舶与海洋工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:由于海洋工程水池尺寸的限制,特别是水池深度的限制,常规缩尺比的模型试验无法进行。为了有效解决深水模型试验的问题,并且能够充分利用现有水池的深度,目前广泛应用一种被动式混合模型试验方法。在被动式混合模型试验中最主要的部分是系泊系统的截断优化设计。通常,截断后系泊线的静态特性模拟效果很好,但是动态特性不能准确的模拟,针对这一问题,本文提出了一种基于时频变换的系泊线动力截断优化设计方法。
  本文提出的动力截断设计方法采用时域计算完整体现系泊线非线性动力特性,由张力时历转换到频域后,在有限个频率点建立目标函数,通过优化算法寻求最优截断系泊线。在时域计算中,基于细长杆理论描述系泊线在空间中的几何构形,利用莫里森公式模拟系泊线的惯性力和拖曳力等非线性载荷,实现了系泊线全非线性动力响应的模拟。在张力时频变换中,采用快速傅里叶变换,将具有完全非线性特性的系泊张力摄动展开为频域中由有限个频率和幅值构成的系泊张力。在这有限个频率点以系泊线顶端张力及其分力建立多目标优化函数,并采用改进型非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化计算,获得具有等效权重的帕累托前沿解,从而完成系泊线的动力截断设计。
  在建立目标函数时,需要保证每一时间步长内,系泊线动力特性一致,则需选取大量的点来覆盖整个时间历程,计算效率较低,为解决这一问题,采用时频变换方法,由张力时历转换到频域后,在有限个频率点建立目标函数,保证了计算的快速性。在目标函数与NSGA-Ⅱ优化算法的结合过程中,算法主要参数对于优化结果是否收敛具有一定的影响,选定主要参数,对其进行对比分析,最终选择最佳的参数值,确保优化结果具有收敛性。为了检验本文提出的动力截断方法的准确性,改变系泊线的强迫运动,由单自由度到双自由度,由单频运动到多频运动,最后以作业于1500m水深的浮式生产储油卸油装置(FPSO)为案例进行研究,对其进行在不规则波下的FPSO系泊系统的耦合分析。
[博士论文] 徐诗婧
流体力学 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:ROV(Remotely Operated Vehicle)作为一种水下运载工具,由于其经济费用低、工作效率高、能在复杂的深海环境下进行长时间作业等优点,已被广泛的应用于深海环境的观测与取样、管线的检测、安装、维护与修理等众多领域中。然而,由于海上作业环境复杂,因此开发与研制ROV水下作业仿真模拟培训系统,对作业人员进行培训,对水下作业方案进行预演,降低海上作业风险,提高安全性十分具有意义。
  本文依托于国家科技重大专项《海洋深水工程重大装备及配套工程技术》的子课题“深水ROV作业培训装备与技术研究”,针对ROV水下作业仿真模拟培训系统对准确性与实时性的需求,基于开架式ROV几何不对称性以及运动特性,建立了一种新的适用于开架式ROV水动力模型;通过模型实验对开架式ROV几何不对称对不同成分的水动力产生的影响程度进行了量化研究,获得了开架式ROV几何不对称性对水动力系数影响规律,详细研究了开架式ROV水动力的耦合特性;采用集中质量法,考虑脐带缆的影响提出了满足实时仿真的要求的开架式ROV实时运动仿真的数学模型,以实现对开架式ROV水动力性能以及运动性能的预报仿真。本文主要的研究内容如下:
  基于矢量化的建模思想完成了开架式ROV运动学动力学数学模型的构建工作。总结现有的ROV水动力模型建模研究工作成果,针对现有水动力模型存在的不足,摒弃了潜艇运动方程中的基于小扰动的以纵向直航运动为基准点进行泰勒展开的水动力建模方式,基于ROV作业特点与几何不对称性,提出了一种新的开架式ROV水动力模型。
  根据开架式ROV运动特点与外型特性设计了模型实验对开架式ROV的水动力性能进行了研究,得到了构建开架式ROV水动力模型所需的水动力系数。特别是针对由ROV几何外型的不对称性所导致的水动力不对称性的影响进行了量化研究。所得到的实验结果还反过来用于对水动力模型进行改进,获得最终用于开架式ROV运动仿真的水动力模型,并对水动力模型的准确性进行了验证。
  基于本文中提出的开架式ROV水动力模型,通过龙格库塔数值算法实现了对ROV单体运动的模拟仿真,根据运动过程中不对称性质的对比研究与讨论,进一步加深了对于由开架式ROV几何外型不对称性所导致的水动力不对称性以及运动的不对称特性的认知。
  采用集中质量法对脐带缆进行受力分析与运动计算,提出一种适用实时解算开架式ROV耦合运动系统动态运动的数学模型。根据相关文献资料对数学模型的正确性进行了验证。并且针对不同的缆线分段长度与时间步长的划分方案进行了研究与讨论,为满足数值计算可靠性与ROV模拟器实时性要求的缆线节点与时间步长划分方案的选择提供了理论与数据支持。
  利用所构建的开架式ROV耦合运动系统数学模型进行仿真实验。分析与研究开架式ROV自身的水动力性能、海流和缆线对于ROV运动性能的影响。同时还对水面母船运动下ROV的运动响应进行了研究与讨论。根据仿真结果总结了共性与规律,加深了对于开架式ROV水动力性能以及耦合系统运动特性的认识,也为实际的操纵作业过程提供了参考依据。
[硕士论文] 姚铭
建筑与土木工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着海洋战略的兴起,海上资源的深度开发,海水管道应用逐渐增多,海水管道常用于舰船、海上钻井平台、海水淡化系统等,由于海水是一种复杂液体,含有大量钠、氯、硫酸根、镁离子等,对于金属管道具有较强的腐蚀性,使其面临着较大的腐蚀破坏风险,为了保证海水管道安全高效运行,准确有效的预测管道冲刷腐蚀重点区域,对设备的养护具有重要意义。
  本文在Fluent软件对管道流场进行数值模拟的基础上,结合钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所提供的管道流速与平均腐蚀量关系分析的神经网络模型,对90°弯管建立了速度-冲刷腐蚀速率的函数关系,预测海水管道冲刷腐蚀重点区域。本预测模型提取弯管局部壁面边界层附近流速,利用速度-冲刷腐蚀速率的函数关系计算局部点腐蚀深度,对比相应实海冲刷实验,该模型预测腐蚀深度平均误差在14.2%,对海水管道腐蚀重点部位及相应腐蚀深度的预测有可靠的参考价值。
  运用CFD软件,针对180°弯管在不同δ(弯管的曲率直径比)时管内流体流态进行了分析,通过分析管道内外侧速度差、压力差在弯管内随角度的变化规律,分析了速度场与压力场变化的临界角度变化规律。在90°弯管冲刷腐蚀预测模型建立的基础上,预测了不同δ值下180°弯管内易发生腐蚀破坏的区域。
  本文通过Fluent数值模拟、结合冲刷腐蚀神经网络模型和Tecplot宏命令,实现了对海水管道易腐蚀部位及腐蚀量值的预测,能够有效弥补冲刷腐蚀试验周期长且试验数据有限的缺点,并且在海水管道冲蚀破坏区域防护措施和结构优化设计方面,有较好的参考价值。
[硕士论文] 冯陈
船舶与海洋工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:海上撤离系统是一种高效的应急救生设备,国外救生行业针对该类型设备研究起步早、技术成熟、研究成果丰富,在我救生行业中已产生垄断优势。相比之下,我国海上撤离系统的研究还处于起步阶段,尚无大型海洋平台用撤离系统研发成功先例,为尽快实现装备国产化,相关研究工作刻不容缓。
  海洋平台应急撤离系统包括撤离箱、柔性网格滑道、登乘平台、配重块等模块,是一种结构形式复杂的柔性耦合多体系统,风浪流等载荷均会影响其运动特性,进而影响应急情况下人员撤离。本文以某型海洋平台应急撤离系统为研究对象,基于系统中各模块结构及受力特性,提出一种分析海洋平台应急撤离系统在复杂海洋环境中运动特性的数值模拟方法。论文主要研究内容如下:
  首先,叙述了海上撤离系统分类以及海洋平台应急撤离系统结构特点,讨论了海洋平台应急撤离系统所承受的环境载荷,论述了海洋环境相关载荷的理论计算方法,并基于理论方法,创建了风、流等载荷作用下的运动平衡方程,对比分析了不同风速计算公式下海洋平台应急撤离系统的位移规律,为接下来的数值模拟方法提供了理论依据。
  其次,叙述了某型海洋平台应急撤离系统的几何与材料参数,基于海洋平台应急撤离系统的结构特点,对海洋平台应急撤离系统的数值计算模型提出基本假定,为了提高计算效率,借鉴捕捞学相关理论,对海洋平台应急撤离系统滑道部分提出了一种新的简化方法,通过对比简化前后的单节滑道、完整滑道在风载作用下的计算结果,验证了本文简化方法的有效性。兼顾计算准确性与计算效率,得到了本文用于有限元计算的三维数值模型。
  再次,应用ABAQUS/AQUA软件对海洋平台应急撤离系统在不同海洋环境中的运动响应展开分析。首先讨论了边界条件的设置,通过对比不同边界条件下的计算结果得出合适的边界条件。然后分析了单独风载荷作用下的位移规律,并将数值结果与前文理论方法计算结果对比,验证了本文有限元研究方法的有效性;然后基于登乘平台结构特点,选择合适的波浪理论与登乘平台建模方法,分析了波浪单独作用和波流耦合作用下登乘平台的动态响应规律。参考救生设备试验规范,讨论了在规定撤离海况中,风浪流耦合条件下海洋平台应急撤离系统的运动特性。
  最后,探讨了配重块质量、配重块工作深度和网孔尺寸对海洋平台应急撤离系统运动特性的影响规律,得出在特定海况下撤离系统最佳布放方法。总结撤离系统运动规律,针对设备安全性校核提出一种新的安全评估办法,为国产撤离系统设计提供了参考。
[硕士论文] 周聪
地理学;海洋地理学 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:条子泥沙洲位于江苏省东台市沿海近岸的辐射沙洲内缘区,长期以来一直处于淤积环境,岸滩不断淤高成陆,是全省沿海地区淤涨速率较快岸段之一,具有相当优良的滩涂匡围、开发基础。已建江苏条子泥垦区(一期)围垦工程位于条子泥沙洲的近岸高滩,北起梁垛河口外,南至方塘河闸下港道,西界为已围垦区的围堤线,东至西大港西侧港汉。对条子泥一期围垦工程建设的后评价研究,不仅可以了解工程实施对海洋环境的影响范围及程度,为工程后期运行管理和海洋生态环境保护提供建议,同时也能够为大型围垦工程的评估研究提供参考和借鉴。
  本论文主要的研究内容和结论如下:
  (1)通过收集研究区近几年的实测水文、地形资料、遥感影像和经济统计等数据,对条子泥一期围垦工程建设后水动力环境、地形冲淤、海洋生境等变化特征以及社会经济效益进行后评价研究。
  (2)条子泥一期围垦工程的实施改变了海岸线形态,对工程附近的潮流场产生一定影响,但对辐射沙洲整个潮流场影响不大;围垦工程的实施增加了阻水效应,围垦前沿流速普遍减少,流速减小超过0.1m/s的范围在25km以内。距离工程越近,流速减小越多。总体上来看,条子泥一期围垦工程的实施对潮流流速的影响主要局限在工程东侧15km、北侧13km范围内,对条子泥外侧的辐射沙洲外缘区潮流影响较小。工程围堤前沿及条子泥南部流速减小明显,易引起该区域地形的淤积;条子泥一期围垦工程对辐射沙洲主要潮汐水道潮通量的影响较小,总体上潮通量略有减少,落潮时刻潮通量变化较涨潮时刻稍大。
  (3)条子泥一期围垦工程的实施使潮滩淤积速率明显加快,围堤前沿10km范围内,自然状态下淤积速率为0.04m/a,工程建设期淤积速率略有增加,为0.06m/a,工程建设完成后带来的促淤效果明显,年淤积速率达到了0.335m/a;整个条子泥潮滩在工程施工期淤积速率为0.138m/a,施工完成后淤积速率达到了0.251m/a,说明条子泥一期围垦工程的建设,增加了条子泥潮滩的整体淤积速率。由于围垦工程占用了西大港部分潮流通道,一定程度上改变了工程区附近水动力环境,引起了西大港和东大港的摆动调整,造成了局部区域明显的冲刷,除潮沟摆动区域以外的潮滩主要呈缓慢淤积的趋势。同时,由于工程围堤的建设阻挡了水流的前进方向,造成了围堤前沿水流流速的减小,而在围堤的东北角和东南角流速减小最为明显,因此,导致了条子泥一期围垦工程围堤外东北部和东南部潮滩的持续淤积。
  (4)条子泥一期围垦工程的实施没有改变条子泥附近海域泥沙输送的总体趋势,各方向的泥沙输送量变化量总体较小。工程后条子泥海域冲淤并存,一个潮周期内全区净输入悬沙量为5.776万吨,表明条子泥整体呈淤积的趋势,其中北面与南面为泥沙净输入方向,条子泥北部、南部淤积明显,这与地形冲淤研究结果一致,东面为泥沙输出方向,条子泥东部略有冲刷的趋势。
  (5)2006-2012年,辐射沙洲沉积物类型以粉砂质砂为主,表层沉积物有粗化趋势。2016年表层沉积物实测断面显示条子泥一期围垦工程实施后工程附近沉积物类型以粉砂质砂和砂质粉砂为主。靠近围堤至远300m范围内粒径相对较细,向外粒径粗化,说明围垦工程建设使垦区前沿沉积物颗粒细化,外侧滩面颗粒粗化,这种变化趋势与潮流水动力的向岸减弱有关,围垦活动使得围堤前沿淤积滩面增高明显,潮流动力和底部的摩擦力进一步加强,水动力越来越弱,细颗粒更易富集在滩面较高的部位,同时条子泥一期围垦工程围堤前沿引种了大量互花米草,这对潮流也能起到很好的消能作用,促进了细颗粒的沉积。
  (6)条子泥一期围垦工程区景观类型构成比例中,自然景观有着比较明显的优势。2010年自然生态景观(湿地、未利用地、水体)占围垦区景观总面积的100%,2014年自然景观占比为98.01%,2017年自然景观占比为63.7%。随着一期围垦工程的建设与开发,自然景观呈现逐步减少趋势,而人工景观(建筑、沟渠、养殖塘)开始逐步增加。
  (7)条子泥一期工程产业契合度评估值为0.6938,说明一期围垦工程与当地产业契合度较好,条子泥一期围垦工程对工程所在区域的社会效益有一定促进的作用,随着条子泥的进一步开发建设,条子泥围垦工程的社会效益将会进一步凸显。
[硕士论文] 刘翔宇
机械工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:海上平台结构紧凑,所处环境相对恶劣,装置高负荷、超期服役,使得安全事故时有发生,非计划停车次数明显增多,设备的长周期安全运行面临着巨大挑战。一旦设备失效将会产生严重的后果,不仅导致人员的伤亡,还给企业带来巨大的经济损失,同时对环境造成不可逆的破坏。完整性管理是通过监测和检测等方式获取设备信息,并进行集成和整合,对可能影响设备失效的不利因素进行风险识别,从而减少和预防设备事故发生,经济合理地保障设备安全运行。本文主要通过基于风险的检验(Risk Based Inspection,RBI)技术对压力容器和管道的完整性管理进行研究。基于API581,对RBI定性分析和定量分析方法进行了详细的描述。基于前人总结的知识和经验,以海上平台的压力容器和管道为研究对象,提出了利用RBI知识库制定检验策略的方法。基于层次分析法对设备失效的后果影响因素进行了研究,提出了确定设备失效等级的计算方法。同时利用RBI软件对某海上平台排放罐进行了风险评估,验证了上述方法的有效性。论文主要研究结论如下:
  (1)基于前人总结的知识和经验,建立了海上平台压力容器和管道RBI知识库,研究了利用腐蚀特征参量和腐蚀形貌识别腐蚀机理和损伤机制并制定检验策略、优化检验任务的方法,为海上平台操作人员提供了一种承压设备健康管理的有效工具;
  (2)基于半定量方法对失效后果影响因素进行了分析,利用层次分析法对影响因素进行了评价,采用群决策理论对评价结果进行了优化,得到了设备失效后果的风险等级;
  (3)以某海上平台排放罐为评估对象,通过对比基于RBI软件分析和基于RBI知识库分析的风险评估结果,验证了基于知识的海上平台压力容器和管道风险识别技术的有效性与准确性。
[硕士论文] 程翔
控制科学与工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:水下目标探测是人类认识与了解海洋的重要途径,探测的精度一直是热点问题。水下潜器是进行目标探测的重要工具,而保证水下潜器自身安全是完成任务的必要前提。由于地质的变化、基准图的精度有限、以及基准图年代久远等原因,对前方的环境不了解造成与不明物相碰撞是威胁水下潜器安全的原因之一;其次由于目前大部分水下目标探测技术在进行目标探测时自身会发射信号,会破坏自身的隐蔽性,因此一种无源的基于重力场水下目标探测方法十分有意义。
  基于重力场的水下目标探测方法以及探测误差一直是水下目标探测的研究重点,本文首先从重力场的基本原理出发,分析出基于重力场目标探测的可行性。通过仿真数据,得出了仅仅密度不相同的情况下,重力梯度值与密度成正比的关系。其次,将仿真得到的海水、岩石、以及潜艇模型的重力梯度数据描绘出来,分析出当重力梯度值精度为10-5E时,探测的范围为1000m,故后文也由此来设定航线进行基于重力场的水下目标探测。
  然后,本文进行了基于重力与重力梯度融合目标探测,将该方法与仅使用重力梯度的目标探测方法对比。探测的精度一直是水下目标探测的重要评价指标之一,故本文利用数值分析的方法进行探测误差分析,得到重力与重力梯度融合目标探测的误差在5%以内。并进行仿真验证,仿真证明将重力与重力梯度融合进行水下目标探测的效果优于仅使用重力梯度的目标探测方法,其误差在允许范围之内,可以为水下潜器完成水下目标探测的任务。
  最后,本文还提出基于牛顿迭代法的水下重力梯度目标探测方法,将目标探测的相对位置转化成三维坐标系下三个非线性方程组成的非线性方程组求解问题。仿真实验结果表明,基于牛顿迭代法的水下重力梯度目标探测能够较好的实现水下目标探测。相比其他方法,该方法仅仅使用重力梯度仪就能将探测精度比重力与重力梯度融合目标探测的精度高1%,精度得到了提高。该目标探测仅仅使用重力梯度仪,相比基于重力与重力梯度目标探测,减少了成本。
[硕士论文] 庄道坤
岩土工程 河北工程大学 2018(学位年度)
摘要:吸附力广泛存在于海洋基础当中,是海洋岩土工程的重要内容。当饱和黏土地基中的基础承受海浪、风力等向上的荷载时,地基土处于卸荷状态而产生负孔隙水应力,成为吸附力的主要组成部分。当基础以抗拔阻力的形式为上部结构提供稳定工作条件时,负值孔隙水应力是抵抗外部荷载的有利因素,如吸力锚、吸力桩等结构物;而对于桩靴移位、拔桩和打捞沉船等工程,负的孔隙水压力又成为需要克服的不利因素。因此,对于饱和黏土地基中负值孔隙水压力在卸荷条件下的研究是非常重要的课题。针对这一课题,本文进行了理论和试验研究,主要研究内容、研究成果和创新点如下:
  (1)通过对等向固结土样作不同速率下的三轴卸荷试验,研究了卸荷速率对于孔隙水应力的发展规律和强度发展规律的影响的影响。结合修正剑桥模型揭示了卸荷作用下超静负孔压产生的机理,合理地解释了在卸荷过程中超静孔压由负转正的过程。随着变形速率增加负孔压极值先缓慢增加,后增速加快。
  (2)通过对等向固结土样作不同速率下的三轴卸荷试验,得到了不同变形速率下土体强度变化。提出具备排水通道的条件下的土体强度主要受排水固结效应和黏滞效应两方面的影响。前期土体强度随着速率增加而减小的原因是,随着速率增加土体排水固结不够充分,强度随之减小。后期,随着速率增加强度增加是由于,土体固结效应作用减弱,黏滞效应开始主导强度变化。并且存在转折速率使得土体强度达到最小值。
  (3)对偏应力固结条件下土样做不同速率下的三轴卸荷试验。研究了偏应力固结条件下速率对于孔压发展和强度变化规律的影响。归一化后得到了与等向固结相一致的规律。同时对同一速率不同固结压力的三轴卸荷试验进行分析,得出固结压力对于孔压发展和拉伸状态下土体强度的影响。随着固结压力增加,负孔压极值呈线性增加。
  (5)以箱型基础模型为研究对象,进行了不同速率的箱型基础上拔实验。研究了卸荷速率对渤海湾软土孔隙水应力及上拔阻力的影响作用。对卸荷速率影响的上拔承载力进行归一化分析,提出承载力系数Nc与卸荷速率之间的经验关系,并基于试验结果界定了速率影响作用下的完全不排水、部分排水以及完全排水界限。
[硕士论文] 陈思露
地理学;自然地理学 天津师范大学 2018(学位年度)
摘要:渤海区是近阶段中国围填海较为活跃的地区,也是围填海管控的重点区域。本文分析2007-2016年渤海区围填海空间发育特征,旨在系统全面地了解渤海区围填海发展过程,揭示各地区围填海开发过程中存在的突出问题,为制定围填海分区管控措施提供技术依据。
  本文首先在相关理论及政策法规的指导下,归纳了针对围填海工程规划、实施、利用等阶段的具体管控要求,在此基础上,探讨了围填海空间发育特征的内涵、评价内容和考虑因素,提出了围填海空间发育的特征类型和健康水平概念。
  其次,利用2007-2016年多源遥感影像,提取了10个年份的渤海围填海工程分布信息,分析了渤海整体及其中各沿海省市“围-填-建”累积情况及变化过程。
  然后,基于围填海空间发育特征及健康水平的相关概念,构建了包括围填海规模协调性、平面布置合理性、实施过程有序性和建设利用有效性四个方面的围填海空间发育特征指标评价模型,提出了围填海空间发育特征类型判别和健康水平评价的方法。
  最后,根据围填海遥感监测数据,利用模型计算结果,分析了渤海主要围填海区域的围填海空间发育特征及其健康水平,归纳了各区域围填海发展过程中存在的主要问题类型,并提出相应的分区管控建议。
  研究结果表明:(1)近十年来,渤海区围填海工程数量多,规模大,但总体利用率不高;(2)渤海区围填海空间发育状况的地区差异显著,11个围填海主要集中区域呈现出7类围填海空间发育特征,空间发育健康水平可分为4档,其中,秦皇岛市围填海空间发育健康水平最好,其次为营口市、烟台市、葫芦岛市、大连市、潍坊市,再次为唐山市、盘锦市、锦州市,最后为沧州市和天津市;(3)本文设计的围填海空间发育特征指标与围填海管控要求的贴合度较高,特征指标计算、特征类型判别、健康水平评价的方法具有可操作性,评价结果对围填海分区管控措施的制定具有指导意义。
[硕士论文] 刘煜文
船舶与海洋结构物设计制造 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:精确的预报海洋工程结构物的运动响应和波浪载荷对水面舰船的结构评估以及海洋平台锚泊和动力定位系统的设计至关重要。船舶和大尺度海洋工程结构物在波浪中有许多非线性力学现象,主要由波浪与浮体间的相互耦合干扰以及物体运动的非线性导致,二阶波浪力被认为是主要的激励源。因此,需要提高现有水动力计算方法的精度,找到更加合理且实用的二阶波浪力预报方法。本文基于无网格控制面的内外域混合方法对海洋工程结构物在规则波中的运动响应进行预报分析。在此基础上,应用中场理论建立二阶波浪力计算方法。具体研究内容如下:
  (1)基于三维势流理论,给出内外域混合方法中外域的定解条件。利用控制面上的速度势及其法向导数的级数展 开形式,推导出速度势及其法向导数级数展开系数在控制面上的关系。通过对比无限长圆柱体绕射势的数值计算结果与解析解,验证该关系式的正确性。
  (2)根据内外域混合方法的积分方程,通过面元法计算内域辐射势和绕射势,建立浮体的运动微分方程。求解半球的水动力系数和一阶运动,将数值计算结果与解析解或其它水动力计算软件计算结果进行对比,验证程序的准确性,并探讨网格单元数以及控制面半径等参数对计算结果精度的影响。
  (3)结合速度势和速度势法向导数等在控制面上的展开式,建立基于无网格控制面的中场法二阶波浪力计算方法,并完成计算程序的开发。计算半球、圆柱以及浮式生产储油船(FPSO)的二阶波浪力,将数值解与现有软件的计算结果进行对比,验证本文方法的正确性。
  (4)基于间接时域理论计算平台的时域水动力系数,采用非线性有限元法求解系泊缆索的张力,计及作用于平台的风载荷和流载荷,建立海洋平台的时域耦合运动方程。求解FPSO的时域水动力系数和运动响应以验证该方法的正确性。
[硕士论文] 关雨
机械工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:海底管道是深海油气田的生命线,在复杂海洋环境的作用下,不可避免的会发生泄漏,从而影响油气田的正常生产,造成巨大的经济损失,甚至破坏海洋生态环境,酿成严重的生产事故。因此,破损管道之间的高效可靠连接成为深水管道维修领域必须攻克的重大技术难题。目前海底管道连接器存在结构复杂、密封性能差、密封可靠性低等问题,针对现有不足,以卡压式海底管道连接器为研究对象,开展金属密封准则、系统可靠性分析、结构参数灵敏度分析、最佳密封性能的多目标可靠性优化以及样机试验等研究。
  在分析国内外现有连接器基础上,确定卡压式海底管道连接器的总体结构方案和工作过程,并分析连接器金属微观密封机理以及连接器密封性能的主要影响因素。为研究连接器实现可靠密封的必要条件,将金属密封表面的微观接触模型简化为一个等效微观表面与一个刚性平面挤压接触,通过分析单个微凸受刚性平面压缩的力学行为,分别确定微凸接触面积和接触力关于接触距离的函数关系式,进而利用金属材料变形体积守恒定律,求解粗糙表面弹塑性微观接触模型,确定连接器实现可靠密封时所需接触压力均值,引入接触压力方差以及塑性变形量,建立连接器金属密封准则。
  为研究连接器系统可靠性,建立基于应力强度干涉理论、专家评价理论、模糊理论以及故障树理论的模糊故障树分析模型,确定连接器系统可靠性分析流程。通过分析连接器系统的失效原因与失效模式,确定顶事件与基本事件,建立连接器模糊故障树。利用MCS最小割集原理,完成连接器系统的可靠性求解,确定连接器的密封可靠度。基于Fussell-Vesely Important Measure(FVIM)理论和Top Decrease Sensitivity(TDS)理论,进行连接器系统可靠性分析,确定系统薄弱环节,验证金属密封准则和连接器结构方案的合理性。
  为保证卡压式海底管道连接器具有最佳密封性能,采用多目标遗传算法对其结构参数进行可靠性优化设计。通过建立连接器密封性能的评价指标,分析密封部位结构参数与评价指标的关系,并利用连接器参数化有限元分析模型,对设计参数进行密封性能灵敏度分析,根据分析结果确定优化变量。基于连接器密封性能,以连接器密封面上的接触压力方差和连接器密封可靠度为目标函数,以密封面上的接触压力均值、最大塑性变形量为约束变量,通过遗传算法对连接器关键设计变量进行多目标可靠性优化设计。对比分析连接器优化前后的密封性能,验证优化设计的合理性,并确定连接器最终的设计参数。
  为验证连接器结构方案、系统可靠性分析以及可靠性优化设计的合理性,进行连接器样机试验研究。对连接器进行极限密封压力试验,确定连接器样机的极限密封压力,验证优化后连接器的密封性能更优。通过连接器轴向拉伸试验,验证具有双锚定环结构连接器的锚定性能优于单锚定环结构连接器,并确定其能承受的极限拉伸载荷。通过管道表面压痕形态试验,分别观察密封失效以及可靠连接的管道表面压痕形态,证明基于连接器密封性能的多目标可靠性优化结果的可信性,并且验证接触压力方差以及塑性变形对连接器密封性能的影响理论的正确性。对连接器进行疲劳可靠性试验,证明优化后连接器的密封性能更优,可抵抗较高的疲劳振动载荷,并验证多目标可靠性优化方法的可行性以及锚定环结构设计的合理性。
[硕士论文] 贾五洋
船舶与海洋结构物设计制造 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:在进行海上浮体锚泊系统设计时,需在试验水池中进行模型试验以对浮体的运动响应和系泊缆受力进行合理预测。而随着海洋油气开发走向深海,原有的水池尺寸难以满足全水深模型试验的要求,混合模型试验是解决该问题的有效途径,其方法为:模型试验时根据水池深度和缩尺比将系泊缆从特定位置处截断,并用特定方法对截断点处的运动进行模拟,根据模拟方式不同,混合模型试验可分为主动式混合模型试验和被动式混合模型试验,被动式混合模型试验以其技术简单、成本较低的优点得到广泛应用。
  在被动式混合模型试验中,合理的截断设计至关重要,其目的是通过调整系泊缆的长度、刚度和湿重等参数使系泊系统在截断水深和全水深具有相似的运动特性。本文利用Matlab语言编写了系泊系统总体静力特性分析程序,然后用离散复合形法对截断系泊系统进行优化设计,使截断水深和全水深系泊系统的静力特性尽可能相似,本文主要研究内容如下:
  首先,基于三维势流理论和相关的环境载荷计算方法在水动力计算软件AQWA中对全水深FPSO进行频域分析和时域分析,得到浮体在全水深、不同方向和海况下的运动响应和系泊缆受力,然后通过静力分析得到系泊系统静态下的位移-回复力特性,为截断系统优化设计和系泊系统静力特性程序校核提供参照。
  然后,根据基于解析法的悬链线方程,进行单根单一成分有弹性系泊缆和多成分张紧式系泊缆的位移-回复力静力特性分析,进而得到系泊系统总体位移-回复力特性曲线,用Matlab编写系泊系统总体静力分析程序,与AQWA软件自带的静力分析功能进行比较,验证程序合理性,并用离散复合形法进行基于静力相似的截断系泊系统优化设计。
  最后,根据截断设计结果和试验缩尺比进行船体、系泊缆和立管模型的制作,并进行FPSO的不规则波模型试验,得到浮体在不同角度和海况下的运动响应和系泊缆受力。并通过数值计算和模型试验方法分析对比了立管系统存在与摘除时浮体的运动响应和系泊缆受力,对立管系统的存在对系泊系统的影响进行了预测和量化。
  总之,系泊系统截断设计的成功与否直接影响到模型试验是否成功。如何快速、有效的对系泊系统和立管系统进行等效截断设计始终是系泊系统模型试验过程中的一项重要工作。本文希望通过对FPSO系泊系统和立管系统进行截断设计和模型试验,对以后类似的研究提供一定的参考。
[硕士论文] 田跃
机械工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:舰载设备的抗冲击能力是舰船生命力的重要指标,因此,设备在上舰之前都需要开展相应的冲击试验,大中型设备需要在浮动冲击平台上开展抗冲击试验。浮动冲击平台在进行水下爆炸试验时,大量的加速度和应变等动态参数需要可靠、高效地进行记录和存储。黑匣子作为一种特殊的多源动态信息采录系统,具有很强的抗爆抗冲击防护能力,可以为浮动冲击平台等海上测试系统的数据存储提供可靠保证。
  首先,本文分析了浮动冲击平台水下爆炸试验的特点,得到了海上测试系统黑匣子的技术要求,应用TRIZ理论中最终理想解和技术矛盾矩阵等分析工具对黑匣子的结构组成和具体形式进行设计。综合考虑黑匣子的安装空间、耐压性能和隔振性能,进一步确定黑匣子各零件的具体尺寸。
  然后,根据美军标MIL-S-901D中规定的浮动冲击平台水下爆炸试验工况,基于声-固耦合方法计算浮动冲击平台的动响应。结合冲击谱相关理论,将平台内底加速度转换为设计冲击谱对浮动冲击平台冲击环境进行定量描述,并给出平台内底加速度时间历程曲线和设计冲击谱作为后续黑匣子抗冲击性能分析的输入载荷。
  其次,选择平台在水下爆炸载荷作用下冲击动响应较小的区域作为黑匣子的安装位置。分别采用平台内底加速度时间历程曲线和由设计冲击谱转换得到的组合三角波加速度曲线作为黑匣子的冲击输入载荷,分析黑匣子在冲击载荷作用下的动响应。并以许用应力和等效塑性应变作为评估参数校核黑匣子的强度,得到黑匣子结构抗冲击的薄弱环节。
  最后,分别对黑匣子的结构和材料进行优化设计。针对黑匣子抗冲击薄弱环节,从改变存储硬盘的安装方式、增加隔热阻尼层厚度和增设缓冲材料层三个方面对黑匣子结构进行了改进;考虑多种外壳体材料并应用多孔复合材料泡沫铝作为隔热阻尼层,对黑匣子的材料进行优化,进一步提升黑匣子抗冲击防护能力。通过对比分析优化后黑匣子的强度给出最佳优化方案。
[硕士论文] 付森
船舶与海洋结构物设计制造 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:随着人类开发海洋的步伐逐渐迈向深海海域,SPAR平台由于其良好的作业性能和强大的功能,被视为下一代深海油气生产和开发的主力平台。目前国内外学者也在对SPAR平台的各项内容进行研究,其中由于模型试验水深和实际作业水深无法直接通过缩尺比联通,所以对其系泊系统进行等效水深截断设计具有实际意义。
  本文以SPAR平台及其系泊系统作为载体,在频域内对其进行水动力分析,以此作为分析的基础,并使用时域分析软件AQWA计算SPAR平台的静力特性和时域运动响应。等效水深截断设计中,使用NSGA-Ⅱ优化算法基于截断前后静力特性相似进行截断设计,以700米的截断水深模拟2000米水深的平台运动和系泊系统的受力情况。优化系泊线长度、单位长度湿重、EA值等参数,快速、精准的得到截断系泊线的各项参数,并以1∶70的缩尺比进行水池模型试验研究。模型试验包括SPAR平台的自由衰减试验、RAO试验和不规则波模型试验。以实际的模型试验得到的数据为基础,验证数值计算的准确性。最后根据二者之间数据的差异,进行数值重构和数值外推,得到最终结果。
  截断设计作为海洋工程中试验中非常重要的一个环节,起到连接前期全水深数值计算和后期模型试验的过度作用。本文基于NSGA-Ⅱ方法的系泊系统截断设计可以快速、准确的找到截断系泊系统的最优解;同时文中模型试验的方法和结果可靠准确,可以为相应的工程设计或是理论研究提供一定的参考。
[硕士论文] 吴陈
机械工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:三维视景仿真技术作为一种新兴的虚拟现实技术,在水下安防方面具有广阔的应用前景。本文应用三维视景仿真技术,在传统安防技术基础上,将入侵目标物的数据信息可视化,通过视景显示的方式实现对整个海上油田的安防功能,可以使非专业的人员通过三维视景也能对油田的隐患做出准确地判断。水下安防系统以南海流花11-1半潜式平台为安防中心,通过显示安防中心附近海域的动画场景,来实现对平台所处海域场景的监控和安防。对于上述内容本文的主要研究工作如下:
  对水下安防系统进行构建,构建内容包括水下安防系统的整体布局、物理模型、三维视景界面以及水下安防系统的功能模块。利用三维建模软件建立水下安防系统中采油平台、水下采油树、入侵目标物等模型,并将三维模型导入到三维视景软件中进行渲染、贴图处理,并在采油平台周围布置虚拟的海洋和天空环境来模拟真实的安防环境。根据水下安防系统的硬件需求分析,确定了水下安防系统的硬件方案;根据水下安防系统的软件需求分析,确定了水下安防系统的开发软件。
  本文研究了安防系统水下目标物的入侵模型,水下目标物的入侵模型包括水下目标物的真实模型和虚拟样机模型。使用滤波和插值等方法对水下目标物的真实数据中的噪声进行处理;对水下目标物的虚拟样机模型受力分析,建立虚拟样机模型的动力学模型,建立相关的控制系统对动力学模型解耦、简化,并使用MATLAB解算微分方程组得出虚拟样机模型的运动规律。
  确定了水下安防系统功能模块的开发语言、开发环境,基于水下安防系统对数据储存的功能分析,确定了核心数据库和本地数据库的应用软件,利用SQL语言对核心数据库和本地数据库进行开发,设计了储存实时数据和回放数据的数据表。在.NET的开发环境下,使用C#语言并利用TCP/IP通信协议设计和开发了通信模块的服务器和客户端。
  对水下安防系统进行三维视景仿真测试,确定安防系统的仿真方案,利用水下目标物的虚拟样机模型仿真出的入侵信息来测试水下安防系统的功能。水下安防系统的测试包括核心数据库的通信测试、本地数据库的通信测试以及视景端的三视景仿真测试,对通信过程的实时性和完备性的关键指标进行了定量的仿真结果分析。
土木工程 大连海事大学 2018(学位年度)
摘要:随着经济的快速发展,能源短缺问题日益突出。近海风机发电作为一种获取新型绿色能源的方式,受到世界各沿海国家的重视。推动近海风机发展是解决能源短缺问题的有效途径。大直径单桩基础因其施工速度快、节约成本等诸多优点成为近海风机使用率最高的基础形式。为保证近海风机的正常运行,须严格控制大直径单桩基础的变形。因此建立近海风机大直径单桩基础数值模型进行受力及变形特性分析,对进一步了解近海风机大直径单桩基础桩土相互作用机理具有重要的实际意义。
  本文基于大型通用有限元平台ADINA,建立了大直径钢管桩-土体相互作用三维有限元分析模型,结合静力分析、动力模态分析法和动力时程逐步时间积分法,从完全相互作用角度对大直径单桩基础的静力反应和风力及波浪荷载作用下的动力响应进行分析,具体研究内容包括:
  (1)综合考虑桩土相互作用的影响,土体分为软黏土和硬黏土两层,分析了轴向荷载和水平荷载作用下的桩身及土体静力反应,在此基础上得出用以模拟桩-土相互作用的简化静力p-y曲线。通过桩身变形及受力影响因素的参数化分析,给出了对于钢管桩设计具有指导意义的建议。
  (2)对钢管桩-土体相互作用体系进行模态分析,在此基础上,选取Kaimal风荷载时程波进行动力时程分析,分析了桩顶水平位移时程曲线、应力极值点的有效应力和加速度时程曲线,对风荷载及波浪荷载作用下大直径单桩基础的性能进行综合评价。
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