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为了在考虑到(1)产生海流的大气作用;(2)湍流粘滞系量值是计算的而不是假设的;(3)海洋具有实际可变的而非常量的深度等情况下,较易地计算出特别是铅直坐标函数的海流速度,本文提出一种大气-海洋三层模式。近似中性层结状态的大气被考虑是两个层的组合,第一层是紧贴海面的湍流边界层,第二层是位于第一层之上的Ekman层。仅考虑铅直湍流的海洋,被看成是从海面到海底的一整层。海面风应力分布和海洋中海水密 相似文献
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埕北海域海底管线冲刷稳定性研究 总被引：2，自引：0，他引：2
根据埕北海域水下三角洲的工程地质条件和水动力条件,分析海底管线在两种铺设方式情况下的冲刷稳定性。第一种为埋置在一定土层深度处的管线：根据整个埕北海域海底长期冲淤变化规律,利用１９９２～１９９６ 年的实测水深资料得出的冲刷速率,推算出管线被冲出泥面所需的时间。第二种为裸露在海底的管线：根据海流对管线周围沉积物产生冲刷效应,冲刷达到一定程度时处于平衡状态,认为此状态下,海流在该点产生的剪切力等于形成可冲蚀海床沉积物的临界牵引力,据此计算出在管线周围冲刷的最大深度 相似文献
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根据海水密度场来间接计算深海海流速度的Helland Hansen方法,由于比较简便,至今仍得到广泛的应用。为了将该方法应用于浅海区的海流计算,人们已提出了不少改进方案,但这些方案都没有考虑海底的摩擦效应,因而计算结果往往与实际情况不符。本文提出的浅海海流计算方法,首先把浅海区中已建立的海水密度场往海底以下的虚构水体中外推,然后沿用经典的动力计算方法计算地转流速度,最后进一步考虑海底摩擦效应而计算出浅海密度流的速度。 相似文献
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近壁圆柱绕流问题在海底悬跨管道的研究中具有重要的意义。在绕流阻力、升力以及海底土壤的耦合作用下,海底管道所发生的移位、悬跨等现象对于海底管道的安全运行构成了很大的威胁。正确预测各种绕流条件下管流之间的作用力是保证油气管道安全的首要任务。海底管道在极端海洋环境条件下的管、流相互作用为高雷诺数绕流问题,处于高雷诺数下的绕流模拟比处于低雷诺数下的绕流模拟要复杂很多,它需要更精细的网格以及合适的湍流模型。此文对处于悬跨状态下的海底管道进行数值研究,给出不同间隙比下海流绕流海底管道的流场结构形态,分析了间隙比对绕流阻力和绕流升力的影响,为进一步研究海底悬跨管道的受力和变形提供载荷边界数据。 相似文献
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海底滑坡作为常见的海洋地质灾害,对海洋油气工程安全产生巨大威胁。海床土体失稳引起滑坡体滑动,会对海底管道产生拖曳作用。基于计算流体动力学方法(CFD)建立海底滑坡体对管道作用的评估模型,采用H-B模型描述块状滑坡体并与试验比较验证,分析不同海床倾斜度滑坡对管道的作用并拟合表达式;研究了海底管道在滑坡作用下的力学响应,并采用极限状态方法开展海底滑坡作用下管道结构极限安全分析,探讨了管道埋地状态时的极限安全界限,建立滑坡作用下管道结构安全分析方法。研究表明:滑坡对管道作用力与海床倾角呈现正相关,而覆土层厚度对作用力影响较小;随着不排水抗剪强度的减小,允许的滑坡宽度和速度均增加,表明土体不排水抗剪强度与引起的拖曳力呈正相关;滑坡土体宽度对极限安全速度影响较大。 相似文献
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用合成孔径雷达图像反演浅海水下地形的一种方法 总被引：2，自引：0，他引：2
海流与海底地形的相互作用导致了海表面的粗糙起伏,从而引起对海面观测的雷达散射截面的变化。在浅海海流速度垂直分布廓线为均匀的假定下,由流体连续性方程和驰豫时间近似下流体力学弱相互作用的理论,已证明雷达散射截面的空间变化正比于海流方向上海流速度变化的梯度。研究了合成孔径雷达(SAR)对海面的观测图像在无槽道信息和海流方向预知条件下,提出用散射系数的二维相关函数确定海流方向。在海流速度和方向已知条件下,推导了由雷达散射截面的空间变化迭推反演浅海水下地形的公式,并研究了航天飞机SIR-CSAR在我香港特区海域的二维图像反演浅海水下地形的应用。 相似文献
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海底对系缆运动及张力影响研究 总被引：1，自引：0，他引：1
对系缆运动及张力进行分析,并考虑海底对系缆的影响。采用细长弹性杆单元模拟系缆微段,建立系缆运动控制方程,采用有限元法对其进行离散,将海底弹性和阻尼作用力添加到离散控制方程中。利用牛顿法和Newmark-β法对离散后的系缆非线性运动方程组进行数值求解。模拟长600 m的系缆顶端受到垂向正弦激励时的运动,分别求得考虑和不考虑海底作用时系缆运动响应和动态张力。通过对比系缆的运动、速度和动态张力结果,发现海底的弹性阻尼作用对系缆的运动及张力特性有极大影响。上述研究工作为计算海底对系缆的作用力提供了新方法。 相似文献
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目前公认的深海采矿系统是利用管道水力将深海底矿石提升到海面采矿船上。由于受海底破碎条件和废水排放环境要求,输送的深海矿石粒径较粗。粗颗粒具有极易沉积的特点,输送参数也较难确定。通过自行设计的管道水力输送模拟系统,研究了不同浓度、粒径、速度条件下粗颗粒在水平管道中的运动状态及阻力损失的变化规律。研究结果表明:(1)随固液两相流流速的增大,水力坡度呈现规律性变化,且阻力损失的变化规律与粗颗粒运动状态存在一定的关系;(2)通过引入管道附加损失与福氏数,建立了颗粒运动状态与阻力损失之间的定量关系,提出了粗颗粒在水平管道水力输送条件下流态分区的判定标准;(3)分析了管道附加损失的影响因素,提出了管道附加损失的计算公式。研究结果为粗颗粒管道水力输送系统参数设计提供依据。 相似文献
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文章根据大量近期的海流观测资料和导出的一个简单数学模式,研究了长江口潮流的垂直结构,其结构的基本特征是:(1)最大流速随深度增加而变小。水深愈浅,变化速率愈大;(2)最大流速方向在本区西部自表层到底层不断向左偏,在东部则不断右偏;(3)最大流速到达时间随深度增加不断超前;(4)潮流旋转方向基本呈顺时针方向,越近海底潮流椭圆越扁;(5)全日潮流与半日潮流的比值随深度增加呈非线性变化,中层比表层和底层要小。海底摩擦力是造成以上垂直结构的主要原因。 相似文献
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鉴于海底管道的服役水深越来越深,主要采用犁式挖沟机对预铺设于海床之上的海底管道采取后挖沟的方式将海底管道埋设于海床之下,以保护其免受不必要的损伤。针对后挖沟深度H是海底挖沟机的重要设计参数,也是影响管道悬跨的重要因素的问题,对SMD(UK)犁式挖沟机展开参数优化,确保作业过程中悬跨段管道在外部静水压力作用下,海底管道不会发生屈曲破坏。采用ABAQUS软件,分别建立了作业前和作业中两种工况下的悬跨模型,分析机械手对接触部分管道的损伤,结果显示,作业中的机械手对悬跨管道的损伤更大;同时,建立了作业中不同管径下,后挖沟深度对管道损伤的安全裕量关系曲线。进一步,结合作业中不同挖沟深度下的管跨段屈曲数值模型,对处于外部静水压力作用下的悬跨管的屈曲失效展开分析,结果显示,随着后挖沟深度的加大,不同管径下的悬跨段管道局部出现塑性压溃的临界压力值不断降低;管道外径的增大,降低了同一后挖沟深度下发生屈曲失效的压力值。最后,在后挖沟深度与外部静水压力组成的区域内,建立屈曲失效临界关系曲线,并划分出工作区和压溃区,为深海管道后挖沟埋管的施工提供工程参考。 相似文献
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水下开沟机是海底管道、电（光）缆铺设施工中的重要作业装备,而水下监测技术和装置则是水下开沟机必不可少的重要组成部分。本文介绍水下施工作业对开沟机的监测要求着手,分析水下开沟机的基本监测方法与设备,探讨水下开沟机监测装置的配置原则,并结合对国外水下开沟机监测技术的发展应用回顾和评价,总结了我国目前在水下开沟机监测技术和装备研究开发方面的主要成果,以及在工程实践中的应用尝试与体会。 相似文献
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Trenching depth calculation of traveling jet is a very important field in both pipeline burying and dredging engineering. The trenching ability of a noncontact control flow jet trencher was predicted by experimental method according to the geometry similarity. In the test, the jet pressure, the shear strength of clay, and the translational speed of nozzle were the same with the design parameters, while the nozzle was a reduced scale model. The trenching depth was found about seven to nine times of the nozzle’s diameter. The width of the trench was about four times of the nozzle’s diameter. Based on the test results the noncontact jet trencher was produced and succeeded in practical usage. 相似文献
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为研究海洋环境信号在OBS(Ocean Bottom Seismograph)原始数据中的规律及应用,根据OBS原始数据的波形及频谱特征,将研究区划分为5个时间段,依次为旧涌浪阶段、风浪渐强阶段、风浪全盛阶段、风浪消退阶段和新涌浪阶段。结合海洋天气预报,认为上述现象是由偏南风风浪对海流的影响造成的。参考野外地震数据采集记录班报,得到各阶段的时长和距离,计算风浪渐强、全盛和消退阶段OBS附近海流的平均速度。结果表明:OBS原始资料中浅海海洋环境噪音增强的主要因素是风浪,且风浪引起的噪音信号的波形变化特征是渐进式的;OBS可用于接收某种特殊阶段(如台风、海啸等)的噪音信号,并根据噪音信号的波形特征、频谱变化规律和持续时间估算该阶段的海流速度变化。 相似文献
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The wave dispersion equation has played a very important role in the development of ocean surface wave theories. The evaluation of the length of a water wave is an essential example of solving the dispersion relation. Conventional ocean wave theories have been based on an assumption of a rigid impermeable seabed. Thus, the conventional wave dispersion equation can only be used in the case of a wave propagating over a rigid impermeable seabed. For waves propagating over a porous seabed (such as a sandy bed), the conventional dispersion relation is no longer valid because of the absence of the characteristics of the porous seabed. The objective of this study is to establish a new wave dispersion equation for waves propagating over a porous seabed. Based on the new relation, the effects of a porous seabed on wave characteristics (such as the wavelength and wave profile) are discussed in detail. 相似文献
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In this paper, the movements of the analytical models of complete underwater tracked vehicle (UTV) and cutter bar (CB) tool systems on a surface as well as their movements up and down a slope in the up-cutting mode operation are fully studied and analyzed. First, the mathematical expression of the mechanics, for which the forces, moments, and energy from the CB to the UTV are analyzed, is related. Next, analyses on the systemic parameters and their sensitivity are conducted to observe the variations of the operational and geometric parameters, as well as the cutter-tool and material-condition effects on the force, moment, and power components. Also, a design process composed of seven typical steps is proposed as the reference of a trencher-machine design. The important design parameters of the trenching machine such as the length of the CB, the nose radius of the CB, and the height of the pivot point are designed according to the proposed design process; furthermore, these parameters are used for the estimation of the slope-angle range when the trencher system is working on the slope. To demonstrate the application of derived equations to practical problems of the machine design, a number of numerical simulations are performed. Through the numerical simulations, the important parameters of the system such as the tangential force, Ft, the tractive thrust, H, the normal reaction, V, the cutting moment, Mc, the maximum carrier weight, W, and the available power are analyzed. From these, as a reference data for the designing of a trencher machine, the previous design of the system can be improved. 相似文献
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极端波浪条件下黏土质斜坡海床稳定性解析 总被引：1，自引：1，他引：0
海洋资源开发引起海底软黏土的结构性破坏,导致土体强度弱化,在百年一遇的极端波浪作用时极易发生斜坡海床的局部失稳甚至大范围海底滑坡,给海洋工程建设和正常运营带来严重影响。目前,主要采用极限平衡法评价这类海底斜坡,但该法只能给出近似解。基于极限分析上限方法,推导了极端波浪诱发的波压力对斜坡海床的做功功率,建立了外力功与内能耗散率平衡方程;利用最优化方法,结合数值积分和强度折减技术,求解了不同时刻的斜坡海床稳定性系数,并针对扰动后的斜坡海床开展了有限元解的对比验证。在此基础上,深入探讨了不同波浪参数(波长、波高和水深)和坡长小于一个波长等极端条件下的海底斜坡稳定性。 相似文献
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The dispersion characteristics of shallow water can be described by the dispersion curves, which contain substantial ocean parameter information. A fast ocean parameter inversion method based on dispersion curves with a single hydrophone is presented in this paper. The method is achieved through Bayesian theory. Several sets of dispersion curves extracted from measured data are used as the input function. The inversion is performed by matching a replica calculated with a dispersion formula. The bottom characteristics can be described by the bottom reflection phase shift parameter P. The propagation range and the depth can be inverted quickly when the seabed parameters are represented by on parameter P. The inversion results improve the inversion efficiency of the seabed parameters. Consequently, the inversion efficiency and accuracy are improved while the number of inversion parameters is decreased and the computational speed of replica is increased. The inversion results have lower error than the reference values, and the dispersion curves calculated with inversion parameters are also in good agreement with extracted curves from measured data; thus, the effectiveness of the inversion method is demonstrated. 相似文献
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大直径单桩基础是海上风电应用广泛的一种基础形式,严格控制桩基泥面处的位移是保证基础稳定和风机安全运营的关键因素.通过数值方法建立了单桩—海床的三维模型,将可以描述海洋砂土超固结性和结构性的弹塑性本构模型通过UMAT子程序嵌入有限元软件ABAQUS中,桩基承受的波浪荷载通过Morison方程进行计算模拟.针对无波浪荷载、仅作用于海床的波浪荷载、同时作用于桩基和海床的波浪荷载三种情况,分析了海床土的动力响应以及桩基的水平位移之间的差异,探讨了海床土体参数对桩基水平变形的影响.研究结果表明海床土体液化会导致桩基水平变形增加,海床土渗透性、超固结性、结构性对桩基水平位移影响显著,研究成果可为海上风电单桩基础的设计与运维提供参考. 相似文献