半潜式平台垂向运动低频响应特性

杨立军，肖龙飞，杨建民

(上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200030)

摘要：对半潜式平台垂向运动性能(包括垂荡、横摇和纵摇)进行数值计算分析。与模型试验结果的比较表明，对于半潜式平台这类由柱体组成的结构物进行水动力数值预报，忽略粘性力作用会使得低频运动响应计算结果产生偏差，需要应用三维势流理论和Morison公式相结合的方法。横摇和纵摇运动固有频率均低于波浪频率，在波浪慢漂力作用下会出现显著低频运动响应。垂荡运动是否出现低频响应则与所处海况联系紧密。

关键词：半潜式平台；垂向运动；低频响应；波频响应

深吃水多立柱平台稳性与水动力分析

李彬彬¹，欧进萍^1,2，滕  斌²

(1.哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090；2.大连理工大学 土木水利学院，辽宁 大连 116024)

摘要：在深水平台的设计与分析中，调整某一结构参数提高某一性能的同时，常常受到其他功能或性能上的约束，因此引起了平台各项功能及性能之间的相互竞争。以一种创新的深吃水多立柱平台(Deep Draft Multi Spar)为目标，探讨平台结构特征参数如立柱直径、立柱高度、立柱间距和压载舱位置与平台稳定性能、水动力及运动性能、结构要求和功能要求之间的关系。水动力分析和响应计算结果显示，随着DDMS平台吃水深度的降低，垂荡、纵摇和纵荡RAOs均逐渐增大，运动性能降低，并与典型的Spar和半潜平台的RAOs进行了比较。

关键词：深水平台；稳性；运动响应；水动力；Spar平台；频域

新型水下钻井装置水动力特性研究

李  鹏，杨建民，吕海宁

（(上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240)

摘要：以锚泊半潜式钻井平台在规则波作用下的运动数值预报为基础，分析钻井平台诱导运动下，与平台相连的新型水下钻井装置水动力特性，以及该钻井装置各关键节点处的受力情况，评估该诱导水动力作用的重要性，及该系统在各种海况下的安全性能。

关键词：半潜式钻井平台；水下钻井装置；关键节点；诱导水动力

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新型深水系泊系统非线性循环动力分析

黄  维，刘海笑

(天津大学 建筑工程学院，天津 300072)

摘要：深水绷紧式系泊系统以合成纤维材料系缆作为主体系缆，由于系缆复杂的力学特性以及绷紧式系泊方式的特点，在设计、分析和工程应用中会带来新的有待深入认识的问题。以一系泊浮体的动力响应分析为例，考察了循环载荷作用下纤维系缆的动刚度特性，比较了悬链式系泊与绷紧式系泊动力响应的特点。分析表明，绷紧式系泊具有优良的系泊性能，但同时会发生复杂的张力响应。这些认识对于绷紧式系泊系统的研发和工程应用具有重要的参考价值。

关键词：绷紧式系泊系统；悬链式系泊系统；系缆；循环；动刚度

甲板上浪过程中水流运动规律数值研究

梁修锋¹，杨建民¹，李  俊¹，杨  驰²，李  欣¹

(1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海 200030；2.George Mason University, Fairfax 22030, USA)

摘要：甲板上浪发生时产生的巨大冲击载荷可以对海洋结构物造成严重破坏，其发生时的海况比较恶劣，带有较强的非线性特点。采用CFD软件Fluent中的动网格功能造波结合软件中的VOF模块捕捉自由液面再现了单个极大波浪的生成过程，继而对固定甲板情形下的上浪问题进行了考察，波浪遭遇甲板后产生了流动的分离，甲板上下的水体表现出了完全不同的流动特点。通过可视化计算结果和深入细致的速度剖面分析，更好地加深了对这一复杂流动过程的理解。最后还将模拟结果与实验结果在定性和定量上进行了对比，表现出了良好的一致性。

关键词：甲板上浪；数值模拟；水流运动；极大波

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深水半潜式钻井平台简化疲劳分析

谢文会，谢  彬

(中海石油研究中心深水工程重点实验室，北京  100027)

摘要：研究适用于中国南海的深水半潜式钻井平台结构简化疲劳分析方法。依据中国南海环境条件，计算平台结构应力响应，得到平台结构应力范围长期Weibull分布形状参数。通过结构波浪应力的长期预报，计算得到平台寿命期一遇波浪载荷，依据寿命期一遇波浪载荷计算平台结构寿命期一遇最大热点应力范围。采用简化疲劳分析方法计算平台结构疲劳寿命，用谱疲劳分析方法验证简化疲劳分析结果的准确性，证实了简化疲劳分析方法相对保守，可应用于平台的设计。

关键词：深水半潜式钻井平台；Weibull形状参数；长期预报；简化疲劳分析；中国南海

关于海洋立管设计标准中内流作用的分析与探讨

郭海燕，张文冬，李效民

(中国海洋大学 工程学院，山东青岛  266100)

摘要：针对内流对海洋立管动力特性的影响，比较国外现行的两部海洋立管设计标准(美国APIRP 2RD和挪威DNVOSF201)中对内流的描述和相关规定。从立管的动力平衡方程入手，结合已有的关于稳定内流的理论和试验研究成果，通过计算比较，指出两个标准中尚需改进之处，并提出相应的建议。

关键词：API；DNV；内流；顶张力立管；动力特性；有效张力

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Fully nonlinear hydrodynamic simulation of submerged horizontal plate

WANG Ke, ZHANG Zhi-qiang, ZHANG Xi

(State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment ,DalianUniversityof Technology, Dalian 116024,)

摘要：A fully nonlinear numerical wave tank technique is utilized to simulate a submer ged horizontal plate. The plate is supposed to be thin, rigid and very close to free surface of water at finite depth. At each time step the wave profile is traced by fourth order Runge-Kutta method and damping zone is used to absorb outgoing wave and let simulation perform long time. Smoothing and regridding method is adopted to remove high gradients of control nodes on free surface. Numerical validities of wave tank technique are compared with linear theory of wave elevation and hydrodynamic wave interaction with a half floating cylinder, and the results show excellent agreements. Time domain wave plate simulation is carried out under the wave generated by wave maker. The free surface deformation, wave exciting force and Fourier analysis of wave plate interaction are carried out in time domain. It is found that for plate very close to free surface, strong  nonlinearity occurs, which reveals the limitation of linear theory.

关键词：numerical wave tank；submerged horizontal plate；Runge-Kutta method；hydrodynamic wave interaction

考虑海床土吸力的SCR-Spar整体波浪响应分析

白兴兰¹，黄维平²

(1.浙江海洋学院船舶与建筑工程学院，浙江 舟山  316004；2.中国海洋大学 海洋工程山东省重点实验室，山东青岛  266100)

摘要：研究海床土吸力对深海钢悬链线立管(SCR)与Spar平台整体波浪响应的影响。分别采用大挠 度曲线梁模型、弹性地基梁模型模拟SCR的悬垂段和流线段，考虑SCR与Spar的动力耦合效应，提出整体分析法，并基于锚链/SCR分析程序Cable3D开发V-Cable3D。考虑海床土吸力影响，时域动力响应分析获得一海况下SCR顶点和触地点的位移、张力、弯矩和应力时程。比较分析表明：SCR顶点和触地点附近分别存在波浪响应过程中的张力最大值和弯矩最大值，吸力对这两个特征量以及立管应力状态影响较大。提出的整体分析法为SCR波浪响应分析方法提供了新思路，对SCR与海床的相互作用分析有一定的参考意义。

关键词：钢悬链线立管；海床土吸力；整体分析；深海开发；波浪响应分析

精细积分在冰荷载识别中应用

柳春光^1,2，齐  念²，冯晓波²

(1.大连理工大学 海岸及近海工程国家重点实验室，辽宁 大连  116024；2.大连理工 大学建设工程学部，辽宁 大连  116024)）

摘要：冰激振动中引起的动冰力一直是很受关注的问题。根据精细积分法的基本原理，假定外荷载在离散时间步长内按线性变化，给出了一种冰载荷时域识别方法。经数值算例仿真以及在室内开展的冰激桥墩振动模型试验冰荷载反演的结果表明，该方法形式简洁明了,计算量小，应用方便，特别适宜于计算机求解，具有一定的理论意义和实用价值。

关键词：冰荷载；识别；精细积分；冰激振动；桥墩

单层开缝板沉箱防波堤水动力学特性研究

朱大同^1，2，朱思伟³

(1.东南大学 东南交通监理咨询公司,江苏南京  210018；2.南京水利科学研究院 河流海岸研究所，江苏 南京  210024；3.南京市政设计研究院，江苏 南京  210018)

摘要：用阻抗分析方法，对有一块开缝板和一个消浪室组成的开缝板沉箱防波堤的波浪反射系数进行系统的研究。在对开缝板消波机理分析基础上，导出一个所有参数都可计算的、完全封闭的波浪反射系数理论公式。该式物理概念明确、结构简单，与已知学者的试验成果对比，理论与试验吻合良好。

关键词：平面波；开缝板沉箱；反射系数；阻抗分析法

茂名30万吨级单点码头输油海管悬空段人工海草试验研究

庄丽华¹，阎  军¹，范奉鑫¹，黄健福²，杨  存²

(1. 中国科学院海洋研究所中科院海洋地质与环境重点实验室,山东 青岛  266071；2.茂名金名石油有限公司,广东茂名  525000)

摘要：2006年11月在茂名海底输油管线悬空路段成功完成人工海草的海底种植安装,2007年4月通过潜水人员水下检测、海流测量等工作,检查了海底人工海草的状态。检测发现,人工海草尚未被破坏时,确实具有明显降低海流流速和促进泥沙淤积的功能。1.0m高的人工海草实际效果要好于0.5m高的人工海草；尽管海草草体已吸附了大量悬浮泥沙,多数海草出现倒伏和部分掩埋的现象,但仍然可降低流速15%-20%；人工海草垫直接铺设于海底管线之上,比铺设于海底管线之一侧更有利于管线的保护。

关键词：人工海草；促淤；缓流；茂名港；海底输油管道

闽江口近百年来海底地貌演变与成因

陈  坚,余兴光,李东义,赖志坤,徐晓晖,黄财宾

(国家海洋局第三海洋研究所海岸与海洋地质环境开放实验室，福建 厦门 361005)

摘要：运用GIS工具研究了闽江口近百年来地貌演变的特征。20世纪上半叶，闽江口表现为较强的淤积，此后淤积速率逐渐降低，1980年代后期到20世纪末河口区以侵蚀为主,河口浅滩主要发育在河口区南部。闽江口南、北支河道具有不同的泥沙输送特征，基本可概括为“北出南积”，既北支河道向海输送大部分径流和泥沙，泥沙沉积在河口及三角洲前缘地区,河口区泥沙可再悬浮，通过涨潮流向南支输送，与南支水道带出的泥沙一道促使了南支口外浅滩的发育。1975年以后入海泥沙呈减少的趋势，其主要与水库建设和下游河道采沙等活动密切相关，泥沙供应的变化进一步引起了河口海底的侵蚀。

关键词：地貌演变；泥沙过程；闽江口

导管架下水驳船摇臂运动研究

徐  慧¹，黄衍顺¹，李智博¹，樊之夏²，袁汝华²

(1.天津大学 建筑工程学院，天津 300072；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

摘要：导管架下水驳船摇臂是安装在驳船尾部用于导管架滑移下水的过渡装置。分析导管架下水后，驳船、摇臂运动特点的基础上，建立描述导管架下水后驳船-摇臂耦合系统运动的变系数微分方程，给出基于改进的龙格库塔法的数值求解方法。以一艘3万吨下水驳船在1.6万吨导管架实施下水后摇臂翻转运动为实例，对导管架下水后驳船及摇臂翻转运动状态进行了计算，并将计算结果与水池试验结果进行了对比。讨论影响摇臂翻转运动的主要因素，提出导管架与摇臂完全脱离时刻，驳船的吃水、纵倾角度以及摇臂纵倾角度、摇臂重心纵向位置对摇臂能否自动翻转复位以及复位时摇臂角速度影响较大。

关键词：导管架下水；导管架下水驳船；摇臂运动；时域分析

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随机波浪下遥控潜水器强非线性耦合

空间运动与缆索安全性研究

朱克强,郑道昌,张玉松,于春令,王  容,舒海平,赵智萍,马小方,张常汉

(宁波大学 海运学院，浙江宁波  315211)

摘要：模拟了带有脐带缆的潜水器(ROV)的强非线性流体动力学性能，由于ROV的前进速度与其它方向的运动速度为同一数量级，与传统的潜艇有重要的区别。潜艇中常用的按前进航速线性化处理的技术不能有效地用于潜水器，必须保留其运动方程中尽可能多的非线性项进行模拟。潜器本体的运动模型必须考虑为六自由度，脐带缆的运动必须考虑为三维运动。中继平台的运动幅值，可能会接近甚至超过水面船的运动幅值，这会增加ROV进出坞的困难。缆力对流速比对水面波浪更敏感、对垂向激励比水平激励更敏感。即使是随机波浪激励，深水吊索张力也会具有一定的周期性。近水面时这种周期性消失，两端张力趋于同步。

关键词：遥控潜水器；缆索；非线性耦合；随机波浪

带端部间隙的机翼绕流PIV测量

李广年¹，郭  欣¹，傅俊杰²

（1．浙江海洋学院 船舶与建筑工程学院，浙江 舟山 316000；2.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240)

摘要：以带端部间隙的机翼绕流模拟泵喷推进器导管间隙流动，利用2D-PIV测试系统，选定PVC为示踪粒子，以透明二维机翼模型为研究对象，在小循环水槽中研究了间隙对叶片环量分布的影响。通过同步控制器控制CCD摄像及两激光器出光，有效解决激光器与CCD二者的同步控制与连续采集问题。每个截面均测量获得95幅瞬时速度矢量场，采用平均方法获得了同一截面下的平均速度场。给出了机翼不同截面处的流动情况，分析了机翼环量沿展向分布的规律。

关键词：循环水槽；机翼；PIV；叶端间隙；环量

淤泥质海岸近海风电塔基局部冲刷计算研究

张  玮^1,2，濮  勋¹，廖迎娣^1,2

 (1.河海大学 海洋学院，江苏 南京 210098；2.水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心，江苏南京 210098)

摘要：在淤泥质海岸修建近海风电塔基时，局部冲刷深度是设计的主要参数，目前相关研究成果较少。针对苏北淤泥质海岸拟建的响水近海风电塔基，选取自然条件相似的胜利埕岛油田海洋平台桩基局部冲刷现场观测资料，对常用的三种桩基局部冲刷公式进行了验证比较，推荐较为适宜的计算公式。在此基础上，提出了考虑波浪作用的改进方法，并对响水近海风电塔基的局部冲刷深度进行了计算。研究结果表明：1)经过对比分析，韩海骞公式较为适宜用来计算淤泥质海岸近海风电塔基的局部冲刷深度；2)对于淤泥质海岸近海风电塔基来说，波浪作用较为重要，不可忽略，可以采用波生流的方法加以考虑。

关键词：淤泥质海岸；近海风电场；桩基局部冲刷；冲刷深度

华南岬间砂质海岸稳定性研究

于吉涛,陈子燊

(中山大学 地理科学与规划学院水资源与环境系,广东广州  510275)

摘要：岬间海湾平衡平面形态规律在海岸长期侵蚀演变预测方面有着广泛的应用,已成为国外研究砂质海岸演变与稳定的重要课题。首先回顾了三种比较典型的经验岬湾形态方程,然后运用当前确定岬间海湾静态平衡形态最广泛使用的经验关系—抛物线关系,对华南31个岬间海湾的稳定状况进行了预测、分类。同时,采用数字岸线分析系统,计算了1990～2000年前后华南岬湾海滩的岸线进退速率,进一步分析、探讨了华南岬间海湾岸滩的稳定状况。

关键词：岬间海湾；抛物线形态方程；数字岸线分析系统；终点速率

深海应答器坐标改进正交标定法

冀大雄，刘  健

(机器人学国家重点实验室中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁 沈阳 110016)

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摘要：深海环境下投放应答器，由于海流、浪和涌的影响，应答器落底的位置很难直接测量。利用海底应答器对水下目标进行定位和跟踪之前，必须对其位置进行准确标定。用一种测量海底应答器坐标的改进方法：改进垂线相交标定法。该方法对测量母船航迹、海深等因素不做要求，依据立体几何原理，采用解析法直接求解应答器平面坐标。用Markov过程模拟母船航迹，进行1 000次蒙特卡洛仿真实验，得到置信度为0.99的标定误差置信区间，结果表明该方法具有很好的标定精度，对测量母船的位置误差鲁棒性好。

关键词：改进垂线相交法；深海应答器坐标；最小二乘法；几何原理

移动式水下观测网络的队形稳定性

陈煦蔚，冯正平

(上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200030)

摘要：移动式水下观测网络是依靠水声通讯无线链接多个观测型水下机器人的自组织网络，因而使组网机器人趋于和保持稳定的队形对移动探测任务的完成非常关键。研究了变拓扑的移动式观测网络的队形控制问题，在线性时变系统稳定性分析的基础上，提出了镇定变拓扑网络队形的分布式控制器设计方法，并通过仿真验证了此方法的可行性。

关键词：移动式水下观测网络；水下机器人；队形控制；图论；线性时变系统

基于改进粒子群优化算法和模糊熵水下图像分割

李  涛^1,2，唐旭东¹，庞永杰¹1

(1. 哈尔滨工程大学水下机器人技术国防科技重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001；2.驻哈尔滨地区舰船配套军事代表室，黑龙江 哈尔滨 150046)

摘要：由于水下图像受到水下光照条件以及水质的一些特性影响，存在对比度低、灰度不均、目标边缘模糊等特点。传统基于最大熵原理的阈值法尽管能实现某些特定的分割任务，但是采用凸模糊集的隶属函数和穷举法存在计算复杂度高、时效性差等缺点。在传统模糊熵分割算法的基础上，重新定义了模糊熵，并根据最大熵原理，利用改进粒子群优化算法(PSO)来搜索分割阈值。通过水下图像处理试验证明，该算法对简单背景的图像分割是有效的；与传统分割方法相比，具有更强的自适应性和抗噪性。

关键词：水下图像；图像分割；模糊熵；改进粒子优化算法

海岸系统演变长周期数值模拟研究进展

谢东风^1,2,3,高  抒³,潘存鸿¹

（1．浙江省水利河口研究院,浙江 杭州  310020；2.同济大学 海洋地质国家重点实验室，上海  200092；3.南京大学 海岸与海岛开发教育部重点实验室,江苏 南京  210093)

摘要：在人类活动日益频繁及海平面上升等自然环境变化的背景下,研究和预测海岸系统地貌演变正变得越来越重要。长周期数值模型是海岸系统演变研究的一种重要手段,近年来得到了迅速发展和广泛应用。介绍了海岸系统演变的长周期数值模型的计算原理、信息约减和地貌加速等关键技术、时空尺度及其验证方法。详细阐述了不同类型长周期模型在海岸系统演变的过程与机制和长期演变的数值模拟及预测人类活动和自然变化引起的海岸系统长期演变等方面的应用与最新进展,并对长周期模型的发展进行了讨论。