透水cosine-type同心圆柱波浪绕射研究

岳景云，翁文凯

(台湾海洋大学 河海工程学系，台湾 基隆 20224)

摘要:在势能流及微小振幅波理论假设下，采用复合边界元素法(CBEM)数值解析规则波通过单根外壁透水cosine-type型同心圆柱结构物绕射。将cosine-type外壁不透水条件改为透水外，并在内部设有一半径为b的不透水内圆柱共同组成同心圆柱，为了验证CBEM数值模式正确性与可行性，将其退化成圆柱，均得到合理结果。数值计算条件包含波浪正向入射凸端、透水参数及绕射参数，探讨波浪通过单根cosine-type同心圆柱体四周水面波动变化情况，并与双重圆筒同心圆柱作比较。计算结果显示结构物外壁采用透水型式，可以大幅降低cosine-type同心圆柱体四周整个波浪绕射场的水面波动。

关键词:复合边界元素法；透水cosine-type型结构；同心圆柱；绕射参数

岳景云，翁文凯.透水cosine-type同心圆柱波浪绕射研究[J].海洋工程，2014，32（6）:1-8.

超大型导管架下水过程实测研究

陈忆宁¹，陈刚¹，杨建民¹，李欣¹，江新伟²

（1.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

摘要:以某超大型导管架为例，利用惯性元件/GPS组合系统分别对导管架和驳船在下水过程中的运动轨迹进行测量。当导管架处于水面上时，利用精度较高的GPS测量其运动速度；当导管架入水后，GPS失效，利用惯性元件测量导管架加速度；结合姿态矩阵解算导管架和驳船在下水过程中的运动时历；对比导管架运动的实测和数值计算的结果，验证数值计算的准确性。结果显示，采用惯性元件/GPS组合系统可以准确测量出导管架在下水过程中的运动轨迹；数值计算得出的运动幅值略大，原因可能是计算中的阻尼估计不足。

关键词:超大型导管架；下水过程；运动轨迹；驳船；惯性元件；GPS

陈忆宁，陈刚，杨建民，李欣，江新伟.超大型导管架下水过程实测研究[J].海洋工程，2014，32（6）:9-16.

深海顶张紧式立管涡激振动疲劳可靠性研究

张晓莹，薛鸿祥，唐文勇

（上海交通大学 海洋工程国家重点实验室 高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240）

摘要:以深海顶端张紧式立管为研究对象，基于圆柱体受迫振荡实验数据和能量平衡原理预报立管涡激振动响应及其诱发的疲劳损伤度，各主要参数随机化，应用响应面法建立了涡激振动疲劳安全系数与极限状态方程关系，研究了疲劳安全系数对结构可靠性的影响，并分析了各随机变量的灵敏度。研究结果表明：1）随着疲劳安全系数的增大，结构失效概率逐渐减小，且失效概率的减小幅度随疲劳安全系数的增加而趋缓。疲劳安全系数SF无需超过20。2）增加疲劳安全系数SF可降低疲劳载荷不确定量B、S-N曲线参数A、顶张力、流速、外径和壁厚等立管及环境随机变量对结构涡激振动疲劳损伤可靠性的影响。3）立管各参数中，流速、外径和壁厚均值越大，立管结构安全度越低，顶张力对结构影响相反；各参数的标准差越大，结构可靠度越低。均值灵敏度由大到小依次为顶张力、流速、外径和壁厚，标准差灵敏度由大到小依次为流速、张力、外径和壁厚。4）壁厚对深海顶张紧式立管涡激振动所致疲劳损伤影响很小，可忽略其影响。研究成果可为深海顶张紧式立管涡激振动疲劳安全系数的选取提供参考。

关键词:立管；涡激振动；疲劳可靠性；安全系数；深海

张晓莹，薛鸿祥，唐文勇.深海顶张紧式立管涡激振动疲劳可靠性研究[J].海洋工程，2014，32（6）:17-23.

FPSO结构低周疲劳寿命计算方法研究

胡奇¹，解德²

（1.中国特种飞行器研究所，荆门 448035；2.华中科技大学 船舶与海洋工程学院 船舶与海洋水动力湖北省重点实验室，武汉 430074）

摘要: FPSO在海洋环境中频繁地进行装载与卸载操作，使FPSO船体结构产生较大的应力幅值，尤其是承受货油压力的内底纵骨。由于局部的应力集中，应力幅值超过材料的屈服强度，其装卸载次数小于10⁴时，结构将产生低周疲劳。研究一种新的计算方法，根据Neuber假设进行塑性修正，通过应变范围得到伪热点应力范围，并确定热点应力与伪热点应力之间的关系。推导出一种新的S-N曲线作为低周疲劳的设计曲线，以伪热点应力作为计算量来预测低周疲劳寿命，降低了船体结构低周疲劳寿命计算的难度。

关键词:应力集中；屈服强度；塑性修正；伪热点应力范围；FPSO；低周疲劳；S-N曲线

胡奇，解德.FPSO结构低周疲劳寿命计算方法研究[J].海洋工程，2014，32（6）:24-30.

荔湾3-1上部组块浮托安装实测研究

张鼎¹，陈刚¹，杨建民¹，李欣¹，江新伟²

（1.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240；2.海洋石油股份有限公司，天津 300452）

摘要:随着海洋资源的开采走向深海，海上平台需要面对更加恶劣的海洋环境，因此，需要平台的质量更大，结构更强。而如何安装这些大型平台成为工程施工的重要挑战。浮托安装法是大型平台安装的一种十分有发展前景的安装方法，在浮托安装过程中进行实时监测，可以为浮托安装提供直接的信息反馈，保障安装的顺利进行。以荔湾3-1浮托安装为例，讨论了浮托安装过程中用到的实测技术，主要包括：浮托驳船及组块插尖的六自由度运动监测；施工海域海洋气象条件监测——风、浪、表面流和潮位；浮托驳船两侧护舷的载荷监测。并通过对实测结果进行综合分析，给出可靠的实测数据,为对比理论计算和模型试验，检验预报方法的可靠性提供支持。

关键词:浮托安装；实测；运动监测；环境监测；护舷载荷监测；南中国海；荔湾3-1

张鼎，陈刚，杨建民，李欣，江新伟.荔湾3-1上部组块浮托安装实测研究[J].海洋工程，2014，32（6）:31-40.

基于弱非线性RIDE模型的植物消浪数值模拟研究

才多，诸裕良

（河海大学 港口海岸及近海工程学院，南京 210098）

摘要:通过基于考虑波浪非线性频散关系的椭圆型缓坡方程数学模型（RIDE），在原高阶的控制方程中添加植物阻力项，建立了模拟植物区波浪传播的数学模型（RIDE-VEG）。将计算结果与规则波在植物场中变形的水槽试验数据进行比较，验证良好，并分析了植物区特征参数对于波浪传播的影响。针对相对淹没度、植物密度和波浪周期等因素对波高衰减的影响进行敏感性分析，结果表明其三者对于消浪效果的影响是单调的，但消浪效果对于波浪周期的敏感程度则较其余二者为弱。与其他学者的研究相比，忽略流场效应的RIDE-VEG模型较其它的模型计算更为简便，且计算结果较为满意。

关键词:湿地植物；波浪衰减；缓坡方程；RIDE模型；敏感性分析；消浪效果 

才多，诸裕良.基于弱非线性RIDE模型的植物消浪数值模拟研究[J].海洋工程，2014，32（6）:41-48.

明基床上开孔沉箱垂直力峰值对应的水平力分析

孙大鹏¹，张玉彬²，夏志盛¹，吴浩¹

（1.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，大连 116023；2.江苏省交通科学研究院股份有限公司 水运工程设计研究所，南京 210017）

摘要:利用水槽二维物理模型对规则波及不规则波作用下明基床上开孔沉箱所受到的波浪力进行了较为系统的试验研究。分析了开孔沉箱总垂直力峰值时刻对应的总水平力与相对基床高度、消浪室相对宽度、波陡、相对水深以及开孔率等影响因素之间的关系，给出了明基床上开孔沉箱总水平力比值（总垂直力峰值时刻对应的总水平力/总水平力峰值）与各影响因素之间的计算关系式。研究成果可供实际工程参考应用。

关键词:明基床；开孔沉箱；水平力；规则波；不规则波

孙大鹏，张玉彬，夏志盛，吴浩.明基床上开孔沉箱垂直力峰值对应的水平力分析[J].海洋工程，2014，32（6）:49-58.



摆式波能转换装置水动力特性频域分析

陈文¹，滕斌²

（1.中交第二航务工程勘察设计院有限公司，武汉 430071；2.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，大连 116024）

摘要:基于势流理论，建立波浪与摆式波能转换装置作用的三维频域分析模型。应用数值模型对两种质量的摆式波能转换装置进行水动力分析，在考虑粘性阻尼作用的条件下，计算传动系统的最优扭阻系数。在最佳工况下，开展了波浪频率对摆板运动响应和俘获能量影响的系统研究，给出了波浪最佳频率范围、摆板振幅、能量俘获效率以及摆板表面的波动压强。

关键词:波能转换装置；摆式；水动力特性；频域模型；波动压强；俘获效率

陈文，滕斌.摆式波能转换装置水动力特性频域分析[J].海洋工程，2014，32（6）:59-67.

象山港避风锚地工程潮流泥沙模型试验研究

王建中¹，范红霞¹，朱立俊¹，周玲霞²

（1.南京水利科学研究院，南京 210029；2.南京市长江河道管理处，南京 210011）

摘要:在分析现场实测资料的基础上，借助象山港整体变态物理模型，通过潮汐水流定床和悬沙淤积试验，对湾内拟建奉化市避风锚地工程实施后，附近海域的潮流场变化和海床淤积情况进行了系统研究。研究结果表明，避风锚地工程对航道、渔港等周边重要设施的影响有限。从而为工程的海洋环评、海域使用论证及工程设计提供了技术支撑，也为半封闭港湾内其它类似涉海工程的可行性论证提供了可借鉴的经验。

关键词:象山港；避风锚地；模型试验；潮流；泥沙

王建中，范红霞，朱立俊，周玲霞.象山港避风锚地工程潮流泥沙模型试验研究[J].海洋工程，2014，32（6）:68-75.

大连港集装箱码头后方堆场荷载统计分析和概率模型

赵娜，贡金鑫

（大连理工大学 土木工程学院 结构工程研究所，大连 116024）

摘要:为了解我国北方港口集装箱码头集装箱堆场荷载的情况，选择大连港集装箱码头进行集装箱荷载调查和统计分析。采用不平稳随机场模型，建立集装箱堆场的局部荷载模型和整体荷载模型，确定集装箱荷载的统计参数。研究表明：大连港集装箱码头50 a设计基准期的局部荷载最大值服从极值I型分布，平均值、标准差和变异系数分别为86 040.76 kg、24 199.05 kg和0.281 3；50 a设计基准期的整体荷载最大值也服从极值I型分布，平均值、标准差和变异系数分别为1 726.8 kg/m²、185.13 kg/m²和0.107 2。就重型集装箱而言，现行港口荷载规范规定的集装箱箱角荷载偏低，用于整体计算的荷载较高。

关键词:大连港；集装箱码头；堆场荷载；统计分析；概率模型

赵娜，贡金鑫.大连港集装箱码头后方堆场荷载统计分析和概率模型[J].海洋工程，2014，32（6）:76-85.

固定式海洋平台极限强度试验研究

嵇春艳，薛洪志，尹艳，袁培银，陶凯

（江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，镇江 212003）

摘要:根据墨西哥湾某海域一典型固定式海洋平台为原型，按照几何相似准则和刚度相似准则设计并制作海洋平台试验模型，开展极限强度模型试验研究，观察并记录其破坏过程。并采用非线性有限元方法(ANSYS)对试验模型进行极限强度数值计算，将计算结果与试验结果对比，结果表明计算结果与试验结果吻合较好，验证非线性有限元方法的有效性。

关键词:模型试验；极限强度；非线性有限元方法；固定式海洋平台

嵇春艳，薛洪志，尹艳，袁培银，陶凯.固定式海洋平台极限强度试验研究[J].海洋工程，2014，32（6）:86-90.

SWAN模型模拟风浪场侧边界失真范围研究

张洪生¹，岳文翰¹，王真祥²，许春辉¹

（1.上海海事大学 海洋科学与工程学院，上海 201306；2.长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局，上海 200136）

摘要:鉴于SWAN模型存在着不能有效地模拟固壁边界附近风浪场的缺点，即在边界附近所模拟的波要素存在失真的现象，研究了在不同水深、风速和风向情况下模型侧边界附近波要素的失真范围，并对计算结果进行了详细的分析。结果表明水深、风速和风向对于侧边界附近波要素的失真范围具有不同的影响，即在风速一定的情况下，失真范围随着水深的增大而增大；水深一定的情况下，失真范围随着风速的增大而减小、随着风向的增大而增大。在利用SWAN模型模拟计算近岸或内陆湖泊风浪场时，必须采取适当的措施以减少实际计算域侧边界附近计算结果的失真范围。

关键词: SWAN模型；失真范围；风浪场；波要素；边界条件

张洪生，岳文翰，王真祥，许春辉.SWAN模型模拟风浪场侧边界失真范围研究[J].海洋工程，2014，32（6）:91-97.

网衣对波浪传播影响的三维数值模拟

曾启东¹，董国海²，赵云鹏²，张晓明¹，汪睿¹

 (1.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，长沙 410014；2.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，大连 116024 )

摘要:为研究网衣对波浪传播的影响，采用多孔介质模型模拟网衣，建立了模拟网衣与波浪相互作用的三维数值波浪水槽模型。基于该数值模型研究了波浪经过网衣作用后波高衰减的变化规律，并与物理模型试验结果进行比较。通过对比数值模拟和物理模型试验的结果，证明了该三维数值模型模拟网衣对波浪传播影响的可行性。

关键词:网衣；透射系数；数值模拟；波浪传播；多孔介质模型

曾启东，董国海，赵云鹏，张晓明，汪睿.网衣对波浪传播影响的三维数值模拟[J].海洋工程，2014，32（6）:98-104.

软弱砂岩骨料碾压混凝土的配制及其特性研究

刘伟宝，陆采荣，梅国兴，戈雪良，王珩，杨虎

（南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，水利部水工新材料工程技术研究中心，南京 210029）

摘要:在东南亚和我国西南地区由于缺乏合适的原材料，必须采用软弱骨料配制混凝土。以东南亚某工程现场的软弱砂岩为原材料，开展碾压混凝土配制和性能试验工作，探讨了该骨料配制碾压混凝土的可行性。采用软化系数为0.71的软弱砂岩，配制强度等级分别为C₁₈₀20的二级配碾压混凝土和C₁₈₀ 7.5的三级配碾压混凝土。结果表明，采用该砂岩骨料可以配制出满足强度要求的碾压混凝土，其用水量比常规骨料高15～20 kg/m3，拌和物密度和抗压弹模较低。其中，二级配碾压混凝土采用50%粉煤灰掺量、0.55水胶比；三级配碾压混凝土采用60%粉煤灰掺量、0.65水胶比。骨料抗碾压破碎模拟试验表明该骨料在碾压过程中破坏程度很低，说明采用该软弱骨料配制碾压混凝土具有可行性。

关键词:软弱砂岩骨料；碾压混凝土；配合比；软化系数；强度等级；破碎模拟

刘伟宝，陆采荣，梅国兴，戈雪良，王珩，杨虎. 软弱砂岩骨料碾压混凝土的配制及其特性研究[J].海洋工程，2014，32（6）:105-110.

基于层次分析法的载人深潜器潜航员职业特征研究

丁忠军，高翔，王成胜，李正光

（国家深海基地管理中心 青岛 266061）

摘要:以层次分析法理论为基础，对载人深潜器潜航员职业特征进行分层次建模，采用3个层次63个要素对潜航员职业特征进行描述，结合与潜航员相关的一线专家队伍调研数据，采用定性判断与定量计算相结合的手段得到各要素之间的重要性量化权重，客观地反映潜航员职业所需的能力、知识、技能等各个层次、各个要素之间的关系，为我国潜航员的科学选拔、科学培养、科学管理提供决策依据。

关键词:载人深潜器；潜航员；职业特征；层次分析法

丁忠军，高翔，王成胜，李正光.基于层次分析法的载人深潜器潜航员职业特征研究[J].海洋工程，2014，32（6）:111-118.

基于扩展单调速率算法的水下平台通信系统

夏英凯，徐国华，徐侃，曾志林

（华中科技大学 船舶与海洋水动力湖北省重点实验室，武汉 430074）

摘要:针对水下平台工作环境复杂、通信实时性和可靠性要求高的特点，设计了一套分布式冗余通信系统。该通信系统以西门子PLC S7-400H和工控机为主控制器，基于波分复用技术建立了冗余的光纤传输通路；同时提出了一种新型的扩展单调速率算法，对水下平台的任务进行了优先级分配，并基于此算法进行了通信系统软件设计。经过可靠性分析和半实物仿真试验验证，该通信系统的实时性、可靠性及冗余机制符合设计要求，可以成功应用于水下平台，效果良好。

关键词:水下平台；分布式通信系统；冗余；扩展单调速率算法；半实物仿真

夏英凯，徐国华，徐侃，曾志林. 基于扩展单调速率算法的水下平台通信系统[J].海洋工程，2014，32（6）:119-127.

国内外海上风电机组基础结构设计标准浅析

孙文¹，刘超¹，张平¹，张积乐¹，黄维平²

（1.山东电力工程咨询院有限公司，济南 250013；2.中国海洋大学 山东省海洋工程重点试验室 青岛 266100）

摘要:对国内外海上风电机组基础结构设计规范和相关标准进行了对比研究，结合我国海上风电机组基础结构设计开发中遇到的问题，论述海上风电机组基础结构设计中关于安全理念和设计荷载的设计方法和标准；分析对比各国规范对海上风电机组基础结构设计的推荐做法，剖析各国规范的设计理念和方法；比较海上风电机组基础结构与海洋石油平台在设计理念和设计标准方面的异同，并根据海上风电和海洋油气的行业特点，分析海上风电机组基础结构设计规范和海洋石油平台设计规范对于海上风电机组基础结构设计的适用性。在此基础上，基于我国海洋工程技术和海上风电产业的发展水平，提出发展我国海上风电机组基础结构的设计建议，指出我国海上风电开发中应注意和避免发生的问题。

关键词:海上风电；基础结构；风力发电；设计标准；结构设计

孙文，刘超，张平，张积乐，黄维平.国内外海上风电机组基础结构设计标准浅析 [J].海洋工程，2014，32（6）:128-136.