海洋工程流体动力学的模拟实验研究

在人们探索海洋利用海洋的同时,海洋工程流体动力学应运而生。它通过理论分析,现场观测和模拟实验,掌握海洋现象的基本规律,确定海洋环境的动力学性质,从而给出有关海洋工程结构研制及运行的基本依据。      

第1届全国离岸工程及海洋资源开发学术讨论会

会议由中国海洋工程学会于1981年11月19—21日在广州召开。参加会议的有来自71个单位的代表148名。会上宣读论文89篇,内容包括海洋动力因素与离岸工程结构的相互作用;海洋工程结构的总体设计和性能研究;海洋工程结构的结构设计和强度分析;海洋工      

中国海洋工程地质研究

本文阐述了我国在海岸带、河口三角洲和港口建设,海洋石油开发以及技术方法等方面的海洋工程地质研究所取得的成就,理论研究、海洋沉积物微结构研究、海浪作用下的土动力特性及液化预测研究和水下软基处理等的研究现状,提出了海洋工程地质学的发展趋势、研究课题与建议。     

海洋平台结构动力学

引言随着人类对海洋石油及矿藏开发的需求日益增长,近年来海洋工程在世界各国得到迅速发展.我国拥有漫长的海岸线和宽广的大陆架,海域辽阔,资源丰富,大量有关海洋工程科学的课题有待我们去研究与解决.海洋结构动力学主要研究波浪与海工结构的相互作用,结构与海底地基的相互作用,提出合理、实用的结构分析的数学模型、理论与方法,解决结构振动响应、强度计算和...     

关于离岸工程结构的冰载

为了开发海洋,人们从60年代开始了全球性科学进军。海洋科学获得了迅速的发展,已成为与空间技术,核能利用并驾齐驱的三大科学技术领域之一。在探索解决海洋工程力学问题过程中,人们加速了对海冰载荷的研究步伐。当然,海冰研究的起源可以追溯到早得多的年代。近500年来,人们就一直在尝试着开辟经过北极海域的航道。但是,近年来在北方有海冰覆盖的水域中发现了丰富的石油、天然气等自然资源。据估计,这将使世界已知的贮油量增加5—10%。勘探、开发和运输石油等自然资源的强烈需求,构成一种巨大的推动力,刺激人们大力开展对海冰与离岸结构相互作用      

第1届全国环境流体力学学术会议

<正> 会议由中国力学学会流体力学专业委员会工业与环境流体力学专业组主办,中山大学应用力学与工程系负责筹办。参加会议的学者112人,香港大学、香港科技大学也有学者出席会议,并作了学术报告。 20世纪的流体力学是紧密地联系着当代重大工程技术而发展的。前半叶主要围绕着航空与航天技术的需要而发展,到60和70年代,海洋工程和海洋开发的需要是促进流体力学发      

海洋工程研究进展与展望

<正>蔚蓝的海洋令人向往,咆哮的海洋让人敬畏,冰冻的极地使人却步.尽管古希腊在爱琴海已有海上商贸,但直至15世纪以后才有郑和下西洋、麦哲伦环球航行和达尔文随舰全球考察的壮举,在海洋中开采资源和拓展空间更非易事.现代海洋科学迟至19～20世纪之交萌芽,50年后,物理海洋学方逐步成熟.相应地,1947年墨西哥湾的首座平台下水标志了海洋工程的发端,而今在墨西哥湾、北海、西非和中国南海等海     

基于多介质、多尺度离散元方法的冰载荷数值冰水池

极地船舶与海洋工程结构冰载荷的确定是其结构抗冰设计、冰区安全运行和结构完整性管理的重要研究内容. 当前快速发展的高性能计算技术和多介质、多尺度数值方法为准确、高效地计算结构冰载荷提供了有效的途径, 其中以离散元方法为代表的数值方法取得了出色的研究成果. 为此, 本文针对目前极地船舶与海洋工程结构对冰载荷及力学响应的工程需求, 同时考虑国内外对海冰、工程结构与流体相互耦合的多介质、多尺度数值方法研究现状, 对极地船舶与海洋工程数值冰水池的概念、框架、开发技术以及基于离散元方法的软件实现与工程应用进行了论述. 数值冰水池在船舶与海洋工程结构冰载荷确定方面具有可靠性、经济性、快速性、扩展性和情景化等显著优势. 本文工作借鉴数值水池的研究思路, 以典型船舶和海洋平台结构冰载荷及结构力学响应的离散元计算为例, 探讨了数值冰水池研究的可行性和工程应用前景, 阐述其与理论分析、现场测量和模型试验研究相结合的必要性. 以上研究有益于中国在极地船舶与海洋工程领域形成具有独立知识产权的数值计算分析平台, 对中国极地海洋强国的战略实施具有很好的启发和指导意义.      

海洋工程中的流体力学及数值计算问题

几种类型的海洋结构在近海开采海上石油的过程中,经常用到的几种海洋工程钢结构是: 1.导管架平台这是一个由圆管所组成的空间钢结构,是一种座落于海底并通过其四边的粗大导管内部向海 ...     

水面下的波浪--海洋内波

讨论了海洋中因温度、盐度非均匀引起的分层结构．内波因恢复力小比表面波有较大振幅和较低频率．在地球上,内波以不同形式(如：内潮,内孤立波等)发生在层结、洋流和地形合适的大陆边缘地带．内波活动是海洋结构的安全隐患、水下声道的背景噪声源和深水混合的“搅拌器”,我们考察了内波在海洋工程、海洋环境和水声探测中的各种应用．     

非线性海洋内波的理论、模型与计算

海水因盐度与温度的垂向差异造成密度层结现象,进而由于海洋系统的内部扰动(如海潮流过局部隆起的海底地形)与外部扰动(如死水现象)造成等密面的波动,这一现象称为"内波".内波在全球范围内大量存在,尤其是在海峡入海口等密度层结现象较为明显和稳定的区域会有内波频繁活动.海洋通常呈现"三明治"状的结构:密度相对稳定的混合层与深水层,以及位于中间密度连续过渡的密跃层.密跃层的整体脉动对于海洋工程和海洋生态环境有重大的影响;而密跃层内部的波动对于潜艇的非声探测(反过来说,对于潜艇的隐身作战)具有潜在的应用价值.而造成这些重大影响的根源在于内波在水平和垂直方向都具备传播能力,这是有别于海洋表面波浪的关键之处.本文针对两类海洋密度模型-连续分层模型与间断分层模型,从理论研究、数值模拟、实验室机理实验等方面论述了研究海洋内波的各类非线性模型(包括弱非线性的Korteweg-de Vries方程、BenjaminOno方程,Kadomtsev-Petviashvili方程等著名模型以及强非线性Miyata-Choi-Camassa方程、非线性势流理论、带密度变化的不可压缩Navier-Stokes方程等),讨论各自的适用范围,并借此探讨内波在海洋质量动量能量输运中所起的至关重要的作用.     

南沙群岛工程地质环境分区与质量评价

南沙群岛海区自然资源丰富,但工程地质条件复杂,地质灾害频繁。随着对该海区海洋资源的开发和其它海洋工程活动的增加,调查和研究其工程地质环境与质量评价就成为非常必要的前期工作。本文在分析了南沙群岛海区地质构造、活动断裂和火山地震活动的基础上,结合海洋水动力环境要素将南沙海区工程地质环境划分为5个区:南部陆架区、西部陆坡区、南沙海槽区、礼乐滩微陆块区、珊瑚礁隆起区,并深入分析了各分区的环境特征。     

非线性海洋内波的理论、模型与计算

海水因盐度与温度的垂向差异造成密度层结现象, 进而由于海洋系统的内部扰动(如海潮流过局部隆起的海底地形)与外部扰动(如死水现象)造成等密面的波动, 这一现象称为“内波”. 内波在全球范围内大量存在, 尤其是在海峡入海口等密度层结现象较为明显和稳定的区域会有内波频繁活动. 海洋通常呈现“三明治”状的结构: 密度相对稳定的混合层与深水层, 以及位于中间密度连续过渡的密跃层. 密跃层的整体脉动对于海洋工程和海洋生态环境有重大的影响; 而密跃层内部的波动对于潜艇的非声探测(反过来说, 对于潜艇的隐身作战)具有潜在的应用价值. 而造成这些重大影响的根源在于内波在水平和垂直方向都具备传播能力, 这是有别于海洋表面波浪的关键之处.本文针对两类海洋密度模型-连续分层模型与间断分层模型, 从理论研究、数值模拟、实验室机理实验等方面论述了研究海洋内波的各类非线性模型(包括弱非线性的Korteweg-de Vries方程、Benjamin-Ono方程, Kadomtsev-Petviashvili方程等著名模型以及强非线性Miyata-Choi-Camassa方程、非线性势流理论、带密度变化的不可压缩Navier-Stokes方程等), 讨论各自的适用范围, 并借此探讨内波在海洋质量动量能量输运中所起的至关重要的作用.      

第1届全国离岸工程及海洋资源开发学术讨论会海洋动力学论文述评

中国海洋工程学会召开的题中所述讨论会于1981年11月19—21日在广州召开,会上宣读的关于海洋动力学的报告约21篇,涉及海浪、波载和冰载等问题.这些报告的内容简要述评如后。海浪方面研究的重点是浅水波、近海结构物设计海况和特定海域的海浪统计分析。侯国本、李桐槐的“在水气界面上风速、风应力与表面粗糙的相似性”一文,利用海面实      

南海潜在地质灾害因素研究

南海是我国海洋开发的重点海区之一, 调查潜在地质灾害因素, 科学地评价海洋工程地质条件至关重要。本文根据20多年的调查资料, 研究了南海可能产生的地质灾害类型、规模、分布特征、形成机制和诱发因素, 分析了南海地质灾害因素主要特征, 提出今后研究方向, 为科学开发海洋资源提供依据。     

海底管线的屈曲和屈曲传播

随着逐渐向深海开发石油资源的需要,许多海洋工程力学中的问题,迫切等待着人们去解决,其中一个新颖而又重要的问题就是海底管线的屈曲和屈曲传播。实践证明,在深水海域中铺设管线,由于在铺管船和海床之间管线有一段很长的悬跨段,比较容易发生这种破坏现象。屈曲传播是海底管线铺设中一个特有的力学问题,它指的是当管线承受过大的外压和      

海洋电缆中关键力学问题的研究进展与展望

海洋能源是当今世界各国竞相开发的关键领域. 海洋电缆是连接海洋能源生产系统各设施的能源传输、生产控制的关键装备之一, 被誉为海洋能源开发的“生命线”. 如何设计海洋电缆能够抵抗极端海洋灾害, 同时满足安装、服役中弯曲柔顺性的要求, 实现“刚柔并济”的结构性能, 是海洋能源开发领域亟待解决的核心难题. 本文围绕海洋电缆多构件、多层螺旋缠绕的结构特点, 全面总结了海洋电缆设计、分析及测试领域关键力学问题的研究进展. 首先, 针对海洋电缆结构的理论分析, 阐述了拉伸、扭转和弯曲刚度的基本理论以及拉扭耦合和非线性弯曲行为研究进展. 其次, 介绍了数值仿真方法在海洋电缆工程中的应用, 特别介绍了海洋电缆数值分析专业软件方面的研究成果. 再次, 探讨了海洋电缆多场耦合分析、结构优化设计和疲劳寿命的计算方法. 最后详细介绍了海洋电缆结构的实验测试技术和测试装备. 本文通过对海洋电缆研究方法和研究热点的详细综述, 揭示了该领域的主要研究方法和关键技术难点, 并展望了海洋电缆未来发展的主要技术需求和研究方向. 上述工作对海洋电缆在我国海洋油气能源开发中的高可靠性工程应用提供了基础理论和技术参考.      

地球物理流体力学简介

地球物理流体力学,是流体力学的一个古老而又年青的独立分支。研究内容包括:地球大气、海洋、河流、地幔等的动力学,海洋大气相互作用,以及分层流体、旋转流体的一般理论等。它具有尺度大,需要特别重视密度(或熵)的不均匀性,重力与科里奥利力的作用等特点。虽然,早在一两个世纪以前,就不断有许多流体力学家注意研究与地球科学相关的      

海洋能源开发装备中关键力学问题专题序

海洋中石油、天然气及风能、潮汐能等能源储量丰富, 海洋能源的开发是当今世界各国竞相开发的关键领域. 海洋能源的开发离不开一系列的先进工业装备, 我国依托“海洋油气资源勘探开发技术”和“深海关键技术和装备”等科技专项对海洋能源开发装备和技术进行了长期研发, 使得我国已经基本具备了海洋能源开发装备设计、生产、测试和应用的关键技术. 同时由于我国海洋能源开发装备的研究起步较晚, 其设计、制造、测试及应用的部分技术仍未能实现完全自主可控, 成为制约我国海洋能源开发的瓶颈, 其中蕴含了丰富的关键力学问题的挑战. 随着海洋强国战略的实施, 我国的科研院所、高等学校和相关企业等单位积极开展了针对海洋能源开发装备中关键力学问题的研究. 部分工作已经取得了丰硕的成果, 实现了海洋能源开发装备和技术的突破, 为我国海洋能源开发装备的自主可控研发与创新奠定了扎实的力学基础.      

船舶与海洋平台结构冰载荷的高性能扩展多面体离散元方法

船舶与海洋平台结构的冰载荷是寒区海洋工程结构物设计中的关键参数,而离散元方法是有效计算结构冰载荷的重要手段. 本文采用基于闵可夫斯基和原理的扩展多面体离散元方法模拟船舶与海洋平台结构的相互作用过程. 其中,构造扩展多面体的近似包络函数并建立了基于优化模型的快速接触搜索算法;考虑单元间粘结作用的刚度软化过程建标识码元间的粘结-破碎模型. 同时,发展了 CPU-GPU 协同异构环境下的高性能并行算法. 为分析海冰与海洋结构作用中的冰载荷,采用ISO标准验证了扩展多面体离散元分析结构冰载荷的准确性. 采用离散元方法计算了船舶结构的冰载荷,研究了船舶结构表明的线载荷分布特点,并采用船舶结构冰阻力经验公式验证了计算结果的合理性. 采用离散元方法计算了平整冰区与多桩腿平台结构的相互作用,分析各桩腿上的冰载荷特点. 针对碎冰区的海冰管理过程,采用离散元方法分析了船舶结构绕行过程中的船舶和海洋平台结构冰载荷. 本文方法可有效应用于海洋结构冰载荷分析,能为极地船舶与海洋平台结构的设计和安全运行提供科学的分析手段.