Effect of wave nonlinearity on fatigue damage and extreme responses of a semi-submersible floating wind turbine     

《Applied Ocean Research》2019

Floating wind turbine has been the highlight in offshore wind industry lately. There has been great effort on developing highly sophisticated numerical model to better understand its hydrodynamic behaviour. A engineering-practical method to study the nonlinear wave effects on floating wind turbine has been recently developed. Based on the method established, the focus of this paper is to quantify the wave nonlinearity effect due to nonlinear wave kinematics by comparing the structural responses of floating wind turbine when exposed to irregular linear Airy wave and fully nonlinear wave. Critical responses and fatigue damage are studied in operational conditions and short-term extreme values are predicted in extreme conditions respectively. In the operational condition, wind effects are dominating the mean value and standard deviation of most responses except floater heave motion. The fatigue damage at the tower base is dominated by wind effects. The fatigue damage for the mooring line is more influenced by wind effects for conditions with small wave and wave effects for conditions with large wave. The wave nonlinearity effect becomes significant for surge and mooring line tension for large waves while floater heave, pitch motion, tower base bending moment and pontoon axial force are less sensitive to the nonlinear wave effect. In the extreme condition, linear wave theory underestimates wave elevation, floater surge motion and mooring line tension compared with fully nonlinear wave theory while quite close results are predicted for other responses.  相似文献   

A Holistic Approach to Upwelling and Downwelling along the South-West Coast of India     

Phiros Shah  R. Sajeev  K. J. Thara  Grinson George  Muhammad Shafeeque  S. Akash 《Marine Geodesy》2019,42(1):64-84

An attempt has been made to develop a holistic understanding of upwelling and downwelling along the south-west coast of India. The main objective was to elucidate the roles of different forcings involved in the vertical motion along this coast. The south-west coast of India was characterized by upwelling during the south-west monsoon (May to September) and by downwelling during the north-east monsoon and winter (November to February). The average vertical velocity calculated along the south-west coast from the vertical shift of the 26?°C isotherm is 0.57?m/day during upwelling and 0.698?m/day during downwelling. It was concluded that upwelling along the south-west coast of India is driven by offshore Ekman transport due to the alongshore wind, Ekman pumping, horizontal divergence of currents and by the propagation of coastally trapped waves. Whereas downwelling along the coast is driven only by convergence of currents and the propagation of coastally trapped Kelvin waves. Along the west coast of India, the downwelling-favorable Kelvin waves come from the equator and upwelling-favorable waves come from the Gulf of Mannar region.  相似文献   

海上风电升压站平台高程确定标准的合理性研究     

潘晓春 《海洋技术学报》2019,38(6):83-88

为保证海上风电升压电站建设的经济合理与安全可靠,合理确定海上风电升压电站平台高程十分必要。文中从波浪与潮位的遭遇组合、最大波高取值与现行相关标准的比较、最大波峰高度计算的合理性等方面,全面分析了确定海上风电升压站平台高程各组成项取值标准的合理性,研究认为现行标准明显偏高。建议海上升压站平台底部高程按"100年一遇极端高水位+重现期50年波列累积频率1%的最大波峰高度+安全超高"确定。结合工程实例计算分析,按本文建议可使海上升压站平台高程明显降低,从而节省工程造价,还可减轻升压站工程对周边风机的遮蔽影响,以达到多发电量的效果。  相似文献   

宇宙线的超新星遗迹起源     

张轶然  刘四明 《天文学报》2019,60(5):63-84

宇宙线的起源是高能天体物理的核心问题之一.一直以来,超新星爆发被认为是能谱膝区以下宇宙线的主要来源.多波段观测表明,超新星遗迹有能力加速带电粒子至亚PeV (10~(15)eV)能量.扩散激波加速被认为是最有效的天体高能粒子加速机制之一,而超新星遗迹的大尺度激波正好为这一机制提供平台.近年来,一系列较高精度的地面和空间实验极大地推动了对宇宙线以及超新星遗迹的研究.新的观测事实挑战着传统的扩散激波加速模型以及其在银河系宇宙线超新星遗迹起源学说上的应用,深化了人们对宇宙高能现象的认识.结合超新星遗迹辐射能谱的时间演化特性,构建的时间依赖的超新星遗迹粒子加速模型,不仅能够解释200 GV附近宇宙线的能谱反常,还自然地形成能谱膝区,甚至可以将超新星遗迹粒子加速对宇宙线能谱的贡献延伸至踝区.该模型预期超新星遗迹中粒子的输运行为表现为湍流扩散,这需要未来的观测以及与粒子输运相关的等离子体数值模拟工作来进一步验证.  相似文献   

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览   总被引：2，自引：2，他引：0  

魏泽勋  郑全安  杨永增  刘克修  徐腾飞  王凡  胡石建  谢玲玲  李元龙  杜岩  周磊  林霄沛  胡建宇  朱建荣  李均益  张正光  侯一筠  刘泽  田纪伟  黄晓冬  管玉平  刘志宇  杨庆轩  赵玮  宋振亚  刘海龙  董昌明  于卫东  连涛  陈朝晖  史久新  雷瑞波  刘煜  于福江  尹宝树  陈戈  王岩峰  李整林  熊学军  汪嘉宁  李晓峰  王永刚 《海洋学报》2019,41(10):23-64

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团，以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强，研究领域不断拓展，涌现了大量具有广泛影响力的研究成果，其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”，发展了第三代海浪数值模式；提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法；发现并命名了“棉兰老潜流”，揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等，系统描述了太平洋西边界流系；提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流)；不断完善了中国近海陆架环流系统，在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流，以及陆架波方面均取得了深刻的认识；从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结；发展了浅海水团的研究方法，基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制，在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献；阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制，揭示了中尺度涡的三维结构，定量评估了其全球物质与能量输运能力；基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征，提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制；构建了“南海内波潜标观测网”，实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识；发展了湍流的剪切不稳定理论，提出了海流“边缘不稳定”的概念，开发了海洋湍流模式，提出了湍流混合参数化的新方法等；在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识，并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响；研发了全球浪–潮–流耦合模式，推出一系列海洋与气候模式；发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统；建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台；发展了ENSO预报的误差分析方法，建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系，揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应；初步建成了中国近海海洋观测网；持续开展南北极调查研究；建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统，为中国气象减灾提供保障；突破了国外的海洋技术封锁，研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器；建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型，为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示，经过70年的发展，中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍，这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。  相似文献   

水岩作用下泥质板岩软化非线性机制研究     

黄智刚  左清军  吴立  陈福榜  胡圣松  朱盛 《岩土力学》2020,41(9):2931-2942

水岩作用下泥质板岩表现出明显的软化特征。通过单轴压缩试验分析了泥质板岩软化过程中单轴压缩强度、弹性模量和泊松比与吸水时间之间的关系；借助核磁共振试验研究了水岩作用下泥质板岩软化过程中孔隙的产生、扩展和贯通规律，分析了泥质板岩软化过程中孔隙度与吸水时间之间的关系；采用电镜扫描试验分析了水岩作用下泥质板岩软化过程中微观结构的演变规律，基于分形理论研究了不同浸泡时间下泥质板岩分形维数的变化规律；运用非线性动力学理论，选取微观结构孔隙形状分维值、孔隙度、单轴抗压强度、弹性模量作为描述泥质板岩与水溶液相互作用系统的变量，建立了水岩作用下泥质板岩的软化模型，结合试验数据验证了模型的适用性。结果表明：泥质板岩单轴抗压强度、弹性模量随吸水时间增大而减小，呈负线性相关，而泊松比与吸水时间之间的关系不明显；在浸泡初期，水岩作用强烈，泥质板岩内部微孔隙会发生扩展贯通进而形成更大尺寸的孔隙，孔隙度在浸泡初期增长较快；随着浸泡时间的延长，水岩作用减弱，孔隙度增长速率趋缓；随着吸水时间的推移，泥质板岩内部孔隙相互连通，进而形成复杂网状结构的大孔，泥质板岩分形维数呈对数增长，最终趋于稳定；采用非线性模型计算的结果与试验数据较接近，说明泥质板岩的软化过程具有明显的非线性动力学特征，利用非线性动力学模型可以较好地表征水岩作用下泥质板岩的软化规律。研究成果可为软岩?水相互作用理论研究提供参考。  相似文献   

基于多源遥感数据的日本海内波特征研究   总被引：2，自引：1，他引：1  

孙丽娜  张杰  孟俊敏  王晶  张旭东 《海洋学报》2018,40(3):102-111

日本海特殊的地理位置和复杂的地形使得该海域内波表征极为复杂，遥感是大范围观测内波的有效手段，已被广泛应用于内波的探测研究。本文利用MODIS、GF-1和ENVISAT ASAR遥感影像，开展了日本海内波特征研究。通过提取内波波峰线，生成了日本海内波空间分布图；获取了内波的波峰线长度和传播速度，并基于非线性薛定谔方程反演了内波振幅。研究结果表明，日本海内波分布范围宽广，不仅大陆架沿海区内波分布密集，深海盆地也探测到了大量内波；日本海北部45°N附近海域有少量内波出现，利用高分影像探测到朝鲜陆架浅海区有大量小尺度内波，大和海盆、大和隆起的西南部海域没有发现内波。日本海内波波峰线长达100多千米，深海区的传播速度大于1 m/s；浅海区内波振幅约10 m左右，深海区可达60 m以上。  相似文献   

防浪建筑物影响下珊瑚礁海岸波浪传播变形试验     

贾美军  姚宇  陈松贵  郭辉群 《海洋工程》2020,38(6):53-59,123

通过测试一系列不规则波工况研究了防浪建筑物存在下珊瑚礁海岸附近短波、低频长波和增水的变化规律，并对比了防浪建筑物的不同位置情况。分析结果表明：波浪在沿礁传播过程中，短波波高沿礁坪持续衰减，低频长波波高沿礁坪逐渐增大，波浪增水则沿礁坪基本保持不变；海岸附近短波随着防浪建筑物与礁缘距离的变大而减小，低频长波则在防浪建筑物处于礁坪后部时达到最大，防浪建筑物位置的变化对于礁坪波浪增水的影响可以忽略。通过理论分析证明了珊瑚礁地形上低频长波是由于群波破碎造成的破碎点移动而产生的；当特定波况作用于特定位置的防浪建筑物时，低频长波在礁坪上会发生一阶共振效应导致其能量在海岸附近达到最大值。  相似文献   

基于投影变换的线阵旋转扫描相机标定方法     

苏琳  巫兆聪  闫钊  王鹏 《测绘通报》2019,(4):96-98,102

针对线阵旋转扫描相机标定数据难以获取及模型解算不稳定的问题，提出了一种基于投影变换的线阵旋转扫描相机标定方法。首先构建了一种新的线阵旋转扫描相机成像模型，该模型可以根据相机旋转平台参数、线阵旋转扫描相机成像平面与其切平面的位置关系将旋转扫描图像投影为框幅式图像；然后根据构建出的成像模型，采用直接线性变换法和非线性优化方法进行相机标定和参数优化。试验结果表明，此方法简单易行，具有较高的精度。  相似文献   

Mechanical behavior of porous solid considering mesoscopic elastic buckling     

Hao-Yue Zhang  Xiao-Xong Hu  Gao-Feng Zhao 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(7):962-982

In this work, the elastic buckling of porous solids was investigated using a lattice spring model (LSM). The capability of the LSM to solve elastic buckling problems was comprehensively verified by comparing well-established numerical and analytical solutions. Following this, the buckling of a porous solid was studied, in which two porous structures were considered, ie, the random porous model and the Voronoi porous model. The results reveal that both the porosity and the shape of the pores influence the elastic buckling bearing capacity of the porous solid. Finally, the mechanical responses of a porous solid with an extra high porosity (0.85) were numerically investigated. Our numerical results demonstrated that the nonlinear elastic response of the porous solid might come from its mesoscale elastic buckling. This work shows the ability and promise of using the LSM as a fundamental numerical tool for the deep investigation of the buckling mechanical behavior of porous solids.  相似文献