Flow field downstream of individual aquatic plants—Experiments in a natural river with Potamogeton crispus L. and Myriophyllum spicatum L.     

&#x;ukasz Przyborowski  Anna Maria &#x;oboda  Robert Jzef Bialik  Kaisa Vstil 《水文研究》2019,33(9):1324-1337

Flow disturbances generated by individual patches of submerged, flexible aquatic vegetation were investigated for two naturally growing macrophyte species, Potamogeton crispus L. and Myriophyllum spicatum L., in a sandy lowland river. Through acoustic Doppler velocimetry, 24 vertical profiles of the 3D velocity field were recorded downstream of each of the patches. The morphological features and biomechanical properties of the plants were also evaluated. The experiments showed the relationship between biomechanical characteristics and turbulence statistics. M. spicatum, which was stiffer and therefore less prone to dynamic reconfiguration, showed a greater effect on velocity damping, causing an increase in Reynold stresses, turbulence intensities, and turbulent kinetic energy downstream of the patch. These effects were present in regions both above and below plant height. In contrast for P. crispus, these effects were present only below plant height. The stiffer plant produced a mixing layer in its wake similar to that of dense plant canopies. The patch of less stiff and more streamlined P. crispus with longer leaves presented a much weaker effect on the flow. In contrast to previous studies conducted with rigid plant surrogates, we concluded that reconfiguration of the living flexible plants allows the plants to minimize drag forces, and therefore, their influence on the flow field was weaker than the effects reported for rigid surrogates.  相似文献   

Instability Assessment of Deep-Sea Risers Under Parametric Excitation   总被引：1，自引：0，他引：1  

杨和振  李华军 《中国海洋工程》2009,23(4):603-612

This study deals with the nonlinear dynamic response of deep-sea risers subjected to parametric excitation at the top of a platform.As offshore oil and gas exploration is pushed into deep waters,difficulties encountered in deep-sea riser design may be attributed to the existence of parametric instability regarding platform heave motions.Parametric resonance in risers can cause serious damage which might bring disastrous accidents such as environment pollution,property losses and even fatalities.Therefore,th...  相似文献   

多模块超大型浮体中连接器刚度对其运动响应的影响     

王永恒  汪学锋  徐胜文  丁爱兵 《海洋工程》2018,36(4):11-18

多模块超大型浮体一般由连接器连接,实现海上浮动机场等功能。实际操作中,为约束超大型浮体模块之间的相对运动,连接器通常将承受非常巨大的载荷,给连接器的制造带来巨大的困难。通过对不同环境力情况下不同刚度连接器的研究,分析了连接器刚度对超大型浮体模块之间相对运动与连接器自身承受载荷的影响。研究发现,随着柔性连接器刚度的增加,连接器对超大浮体模块之间相对运动的约束逐渐增强,同时连接器也将承受更大的载荷;此外,较大的连接器刚度,并不利于抵抗模块之间的冲击载荷;最后,连接器刚度的改变会影响其固有振动频率,因此需要尽可能避开共振区域,否则系统容易出现较大的振动,导致模块间相对运动过大,连接器过载。研究结果确定了连接器刚度最佳匹配原则,以指导连接器的工程设计。  相似文献   

考虑非线性管-土接触模型的钢悬链线立管触地区动态曲率分析     

陈振新  李捍平  李世强  蔡勇  彭维龙  陶诗洁  尹勋祥  刘臻 《海洋工程》2018,36(6):77-83

钢悬链线立管(SCR)具有特殊的结构型式,循环载荷作用下,由于海床模型的不确定性易导致触地区产生较高的弯曲应力,引发疲劳损伤。基于非线性P-y曲线管-土接触模型,运用大挠度曲线梁模型来模拟SCR与海床土的相互作用,研究SCR在浮体二维运动和海床作用下,触地区的动态曲率变化情况。由计算结果可知:1)由于在立管的有效张力中考虑局部曲率的影响,导致立管触地区的有效张力显著增加,并产生较高的弯矩; 2)动态分析中,分别运用线弹性海床和非线性海床模型,研究立管触地区的相对曲率随相对时间的变化曲线,表明非线性海床将使触地区的相对曲率具有明显的非线性,且有多个峰值,变化幅度较大,并出现反向曲率; 3)垂荡运动比纵荡对曲率的影响大,且运动幅值越大,影响越明显。  相似文献   

深水浮式平台垂荡运动与水下柔性立管涡激振动的动力耦合   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈伟民  李依伦  姜春晖  郭双喜 《海洋工程》2016,34(3):1-9

基于有限元数值模拟,进行了"平台垂荡-顶张力立管涡激振动"整体系统的动响应数值模拟。动响应模型考虑了立管尾迹流场的水动力与结构动力的耦合和垂荡引起的立管结构刚度的时变特性;分析了平台垂荡运动的频率、模态阶数等因素对水下顶张力立管涡激振动的影响。数值结果表明:与不考虑平台运动相比,立管的动响应位移会增大;立管响应幅值随着模态阶数的降低而增大;在响应过程中,尤其对于低阶模态,会出现响应的模态转换现象。鉴于在平台垂荡和涡激振动的共同作用下,立管的动响应会大于涡激振动、参数激励分别单独作用的响应,建议在立管实际工程设计中应该考虑平台运动和涡激振动耦合激励作用下的结构动响应。  相似文献   

复杂条件下双层立管的有限元分析   总被引：2，自引：2，他引：0  

周宏杰闫澍旺  孙国民 《海洋工程》2004,22(1):74-79

应用有限元方法,对双层立管进行了应力的计算分析。通过一个工程实例,阐述了模型建立．重要参数计算及结果分析的全过程,并着重分析了法兰位置,海底平管段的膨胀量及土壤的约束作用这三者对立管内部应力的显著影响,可为立管设计者借鉴。  相似文献   

波浪作用下铰接式层合浮体的水弹性响应研究     

方辉  陈宇馨  郑文言  李爱军  刘勇 《海洋工程》2023,41(2):1-11

在工程设计中,通常采用模块化方式制造超大型浮式结构物,将巨大的单体结构分割成多个较小模块,后期通过合适的连接器拼装形成。为了明确多模块超大浮体在波浪作用下的水弹性响应,以两个相邻层合浮体（高刚度面板和低密度芯材）为研究对象,建立波浪作用下铰接层合浮体水弹性响应的高阶势流模型。采用匹配特征函数展开法求解流体运动的速度势,探讨了铰接处弹簧刚度对浮体的反射系数、透射系数、挠度、弯矩和剪力的影响规律。研究结果表明：迎浪侧浮体的存在可以有效降低背浪侧浮体的挠度、弯矩和剪力幅值;与垂直弹簧相比,扭转弹簧刚度的增加可以更加有效抑制铰接层合浮体的水弹性响应;当扭转弹簧刚度大于一定值时,继续增大弹簧刚度对浮体的动力响应不产生影响。  相似文献   

立管对深水半潜式生产平台定位性能影响研究     

单铁兵  潘方豪  王颢然 《海洋工程》2018,36(2):9-18

基于三维频域势流理论,计算船体的水动力参数;采用动态耦合方法分析了深海半潜式生产平台各系统之间的相互作用特征,研究了立管系统对锚泊系统定位能力的影响。计算结果表明,立管系统在一定程度上增加了整个系统的刚度,其所受的附加质量和阻尼可降低平台的低频响应,从而降低平台的偏移和系泊缆的张力;海流将增大立管上的拖曳力,使平台偏移更远,锚索上的张力更大;立管系统对锚泊系统定位性能的最终影响需综合考虑多种因素的叠加。对目标平台而言,由于服役海域的流速较大,对立管的拖曳作用较为明显。因此,为确保平台的安全性,当服役海域流速较大时,带有多立管的平台,其锚泊系统的设计应考虑立管的影响。  相似文献   

非线性海床土深水缓波型立管动力响应分析   总被引：1，自引：1，他引：0  

王孟义  白兴兰  谢永和 《海洋工程》2018,36(5):65-73

缓波立管的结构形式能够有效改善立管触地区的动力响应,达到保护立管触地区的目的。基于集中质量法和考虑土体弱化的非线性海床土模型,用等效浮力的方法将缓波立管浮力段简化,并在Orca Flex中建立传统钢悬链线立管和缓波立管的集中质量模型进行分析,考虑立管结构形式、浮力段长度和浮力段起始位置的影响,得到立管静态位形、触地点张力和弯矩、立管贯入深度以及触地点海床阻力等结果进行比较。结果表明:浮力段的配置会提高立管静态弯矩分布水平,但合理的缓波立管设计能有效改善立管触地区的动力响应,抑制海底沟槽的发展,达到保护立管触地区的目的。  相似文献   

钢悬链线立管强度可靠性计算研究     

张萌  李智博  吴剑国  张国进  孙政策 《海洋工程》2018,36(5):121-127

在钢悬链线立管分析中,材料性能、载荷参数、计算方法等都存在着大量不确定性。为考虑不确定性因素造成的影响,采用作用效应-抗力半随机过程构建可靠性模型,并采用极小化变换转化为静态可靠性问题。选用物理含义较为明确的屈服判定准则建立功能函数,通过单样本K-S检验对载荷随机过程的概率特性进行极值统计,提出载荷转化的方法以实现与目标可靠性指标的比对,并引入模型和主观不确定性随机变量。在此基础上采用改进的一次二阶矩法,对立管的强度可靠性进行了计算。结果表明此方法与利用系数方法能够相互印证,可以为立管的可靠性计算提供参考。  相似文献