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人工浮鱼礁型式多样，适应水深范围广，优化锚泊方式可规模化建设浮鱼礁群，是海洋中上层生境构建的重要手段。中上层浮鱼礁投放于近海，属于海岸工程范畴，抗浪性能是其结构设计的关键。根据有限单元法和集中质量点法，详细阐述和推导了中上层浮鱼礁各构成组件连接位置处点或单元的相互耦合受力和运动处理方法，以及浮鱼礁出水条件的判别方法和水质点速度、加速度的修正方法。建立的波浪作用下三维浮鱼礁动力响应数值模型与其在波浪水槽中的物理模型试验对比，验证了数值模型的正确性。最后建立了一种新型锚泊方式的浮鱼礁动力响应数值模型，分析了浮鱼礁摆动角度、锚绳拉力、网衣系缚点总拉力的历时变化。研究结果可为中上层浮鱼礁优化结构形状和搭配浮体、配重提供判断依据。 相似文献
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基于高阶边界元的三维数值波浪港池--波浪破碎的模拟 总被引：5，自引：1，他引：4
在势流理论的框架内,采用高阶边界元方法和混合欧拉-拉格朗日法,实现了对三维波浪破碎过程的数值模拟.数值模型使用可调节时间步长的基于二阶显式泰勒展开的混合欧拉-拉格郎日时间步进来求解自由表面的演化过程.在所使用的边界元方法中,采用16节点三次滑移四边形单元来表示,这种单元在单元内具有高阶的精度同时在单元之间具有良好的连续性.给出了孤立波的传播和周期性非线性波浪沿缓坡传播的计算结果,表明数值模型具有良好的稳定性. 相似文献
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一种新的波浪变形三维数值模式──0-1混合型边界元 总被引：4，自引：0，他引：4
为提高边界元法模拟三维波场波浪变形的数值计算精度,借鉴常数元和线性元剖分方式、波势函数及波势函数法向导数对单元节点设定的各自适应性,提出了一种新的单元剖分模式──0-1混合型边界元,以控制和减缓由于计算误差累计而造成的波浪数值计算上的“横向振动”,借此结合边界元法的分区模式可实现较大范围的波场线性波浪变形计算,并为时域内的波浪非线性变形计算提供时间步长的数值保证. 相似文献
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比例边界有限元法(SBFEM)是一种半解析的数值方法,比完全数值方法具有更高的精度,该方法结合了有限元和边界元的优点,采用相对少的剖分单元就可以得到较高精度的模拟结果。通过改变有限子域内部比例中心的位置,使这种方法可以应用到多种形式浮体在波浪作用下的水动力特性的计算中。同时还给出了各种形式浮体的波浪力及反射、透射系数的数值结果,并与边界元方法(BEM)计算结果和特征函数展开方法得到解析解进行了比较,均吻合良好。研究表明比例边界有限元不仅可以计算矩形的浮体结构,而且对于多种结构形式的浮体都可以计算,这为多种结构形式浮体的水动力分析提供了一个可行的方法。 相似文献
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港口中系泊船在波浪作用下运动问题的本质是浅水波浪与浮体的相互作用。与深水情况不同,浅水问题应当考虑水底、水域边界的影响及浅水波浪自身的特性,单一模型很难实现该模拟过程。为此,建立了Boussinesq方程计算入射波和Laplace方程计算散射波的全时域组合计算模型。有限元法求解的Boussinesq方程能使入射波充分考虑到水底、水域边界的影响和浅水波浪的特性;散射波被线性化,采用边界元法求解,并以浮体运动时的物面条件为入射波和散射波求解的匹配条件。该方法为完全的时域方法,计算网格不随时间变动,计算过程较为方便。通过与实验及其他数值方法的结果进行比较,验证了本模型对非线性波面、浮体的运动都有比较理想的计算结果,显示了本模型对非线性问题具有较好的计算能力。 相似文献
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半潜式超大浮体连接器动力特性的一种时间序列分析方法 总被引：1，自引：2，他引：1
根据刚性模块弹性连接器 (RMFC)假设研究由 3个模块连接而成的半潜式超大浮体MobileOffshoreBase(MOB)的波浪载荷动力响应。模块和连接器动力响应根据时间序列法计算 ,这种方法包括海况模拟 ,波浪载荷计算和结构响应计算三个主要部分。通过对结构的适当简化 ,根据Airy波理论 ,Morrison公式以及流体中的结构运动方程、弹性连接器变形方程 ,计算求得MOB在不规则海况下的动力响应 ,并将其与相关文献中的结果进行比较 ,表明该方法有良好的精确性 相似文献
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为分析碟形越浪式波能发电装置初步设计方案的合理性和不足,应用三维势流理论和波浪的辐射-衍射理论,结合水动力分析软件AQWA,计算在规则波浪作用下装置浮体6个自由度上运动的响应幅值算子(RAOs),考虑不规则波浪、风、流载荷的共同作用,对装置在工作海况和恶劣海况下的运动响应进行数值模拟分析,得到其时间历程结果。结果表明:装置结构外形设计合理,装置在其锚链张力腿锚泊系统定位下,运动响应满足工作稳定性要求和安全性要求。 相似文献
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针对1 000 m水深作业的新型圆筒型浮式生产储卸油系统（FPSO），选择多点系泊FPSO和穿梭油轮串靠外输方案，分析串靠方案在中国南海的可行性。FPSO和穿梭油轮作业时两者之间相互影响的研究较为重要，通过ANSYS-AQWA建立水动力耦合分析模型，基于多浮体水动力学方法进行时域耦合仿真模拟。在FPSO作业海况下，分析了串靠外输时系泊锚链及系泊大缆的张力特性和两浮体的运动响应，对大缆的长度和刚度参数变化进行了分析。结果表明：串靠外输方案满足新型圆筒型FPSO的作业环境。随着系泊大缆长度增加，其张力最值逐渐减小，FPSO和穿梭油轮的最小间距逐渐增大。两浮体最小距离稳定在83 m左右。随着系泊大缆刚度增加，其张力最值增大，相比于大缆长度，大缆刚度对耦合系统的影响较弱。 相似文献
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采用集中质量法研究了绷紧式系泊系统中系缆由于松弛-张紧过程产生的冲击张力。建立系泊缆绳离散的集中质量模型,对其独立单元进行受力分析并建立了单元的运动方程。给定缆绳上端点简谐激励,通过Ansys中的Aqwa模块,分析了缆绳的运动响应;针对缆绳运动响应过程中的三种状态进行了模拟计算,探讨了冲击张力产生的条件;研究了缆绳初始预张力、上端点激励幅值和频率、拖曳力系数、弹性模量以及单位长度质量对动态张力的影响。研究结果表明:这些影响因素不仅会影响缆绳动态张力的大小,也会对缆绳中的冲击张力产生一定的影响。 相似文献
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Mooring tension and motion characteristics of a submerged fish reef with net in waves and currents using numerical analysis 总被引：2，自引：0，他引：2
A numerical model was used to analyze the motion response and mooring tension of a submerged fish reef system. The system included a net attached to a rigid structure suspended up from the bottom with a single, high tension mooring by fixed flotation. The analysis was performed by using a Morison equation type finite element model configured with truss elements. Input forcing parameters into the model consisted of both regular and irregular waves, with and without a steady current. Heave, surge and pitch dynamic calculations of the reef structure were made. Tension response results of the attached mooring line were also computed. Results were analyzed in both the time and frequency domain in which appropriate, linear transfer functions were calculated. The influence of the current was more evident in the tension and heave motion response data. This is most likely the result of the large buoyancy characteristics of the reef structure and the length of the mooring cable. Maximum mooring component tension was found to be 13.9 kN and occurred when the reef was subjected to irregular waves with a co-linear current of 1.0 m/s velocity. The results also showed that the system had little damping (in heave) with damped natural periods of 2.8 s. This combination of system characteristics promotes a possible resonating situation in typical open sea conditions with similar wave periods. 相似文献
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波浪能是一种清洁、可再生的新型能源，波浪能发电装置在海上作业时会受到变化的风、浪、流载荷作用，需要系泊系统保证其稳性和安全性。以适用于中国南海500 m水深的振荡双浮体式波浪能发电装置为研究对象，运用频域计算与时域计算结合的方法对双浮体及其系泊系统的运动响应和动力载荷进行计算，获取极端海况与工作海况下浮体运动和系泊缆索张力的时历数据。参照BV船级社NR-493规定的海上浮式结构物系泊安全系数规范，对3种系泊方案进行安全校核和对比分析。选定其中一种系泊方案，通过改变系泊系统以及能量转换器（PTO）的参数，探究参数变化对双体波浪能装置运动响应以及系泊系统特性的影响，为类似应用于深水的双体波浪能装置系泊系统的设计提供参考。 相似文献
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The three-dimensional array of current velocity and temperature sensors for the Internal Wave Experiment (IWEX) was supported on a tripod mooring rising from the sea floor to a height of 5 km in water
km deep. The mooring was so designed that its current-induced motions would be small, as required by the experiment. Sensitivity of the mooring excursions to cable buoyancy, leg inclination, apex buoyancy and cable size was examined by computer simulation to optimize the design.When deployed the mooring carried nine precision pressure recorders to monitor its configuration and stability. After removal of the tidal pressure variations, the pressure records confirmed vertical excursions small enough to contribute only insignificant noise to the velocity measurements. Comparison of the measured excursions with those predicted by computer simulation using actual current measurements showed good agreement. 相似文献
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A comparison experiment has been taken in the Kiaochow Bay between a newly designed mooring turbulence observation instrument (MTOI) and microstructure profiler MSS60 made by Sea & Sun. The whole observing system is based on a submerged buoy, in which the turbulence observation instrument is embedded, with a streamline-shape floating body, which is made of buoyancy material of glass microsphere. For the movement of seawater and the cable shaking strongly anytime influence the behaviors of the floating body, the accelerate sensors are used for the vibration measurement in the instrument together with the shear probe sensor. Both the vibration data and the shear data are acquired by the instrument at the same time. During data processing, the vibration signals can be removed and leave the shear data which we really need. In order to prove the reliability of the new turbulence instrument MTOI, a comparison experiment was designed. The measuring conditions are the same both in time and space. By this way, the two groups of data are comparable. In this paper, the conclusion gives a good similarity of 0.93 for the two groups of shear data in dissipation rate. The processing of the data acquired by MTOI is based on the cross-spectrum analysis, and the dissipation rate of it matches the Nasmyth spectrum well. 相似文献
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由于浅水深条件下悬链线系泊系统的性能对系泊缆长度和几何形状更为敏感，悬链线系泊系统的安装误差对其性能的影响较深水条件下的更为显著。因此首先对适用于半潜漂浮式风机的悬链线系泊系统施工进行研究，分别确定了锚安装位置误差、系泊缆预铺误差和系泊缆与漂浮式基础回接误差的来源，并根据施工条件给出了误差值。之后，以浮体动力学仿真作为手段，对系泊缆系统施工误差对其性能的影响进行基于时域仿真的量化研究。研究表明，锚安装位置误差对系泊系统性能影响不大，但系泊缆预铺和回接的误差对系泊系统性能的影响较大。系泊缆回接的误差可造成系泊缆张力平均值和标准差与设计值偏差近20%，可能对系泊系统疲劳寿命评估产生较大的影响。与系泊缆回接误差相比，系泊缆预铺误差的产生原因更为复杂，由于系泊缆预铺误差往往导致系泊缆长度增长，存在误差的系泊缆张力的各项统计值总体偏小，但可能会造成同组无误差系泊缆的张力过载。 相似文献
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针对单点系泊(SPM)网箱系泊力大于传统网箱,离岸环境承受风浪时风险更高的问题,研究设计了一种相较传统圆形网箱拥有更小系泊力的船型网箱,运用正交原理制定了三因素三水平的试验方案,对网箱浮架进行了计算机数值模拟,分析网箱在波流共同作用下的水动力特性变化。研究表明,在兼顾经济成本与网箱安全性的条件下,长24 m,宽9 m,头部角度为60°的网箱浮架具有较优良的水动力性能和相对较低的养殖成本。该网箱系统能随着潮流改变方向而在锚点周围移动,从而极大减小网箱底部的养殖残渣堆积并降低锚固安装成本,可为我国深水网箱的发展提供一定的理论参考依据。 相似文献
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针对100 m作业水深的八角形FPSO,提出采用穿梭油轮串靠的外输方案,研究串靠外输在南海的适用性。建立由八角形FPSO及其系泊系统、穿梭油轮及FPSO与穿梭油轮之间的系泊大缆等组成的浮式多体动力学模型,根据多浮体动力学理论进行耦合时域模拟。在外输海况条件下,分析了串靠连接的环境适应性及研究大缆载荷的响应特性,对连接大缆的长度、刚度等关键参数进行了敏感性分析。研究表明,串靠外输的形式对于八角FPSO具有足够的安全性和可靠性,系泊大缆受到明显的冲击张力,张力的幅值受大缆的长度和刚度影响较大。 相似文献