极区海底管道冰凿击灾害数值模拟研究

来源 :第十九届中国海洋(岸)工程学术讨论会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fjzxf
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当极区冰山在风浪流的作用下靠近海岸线时,会出现冰山底部凿击海床的现象,从而对极区埋设的海底管道产生危害.针对极地海底管道的冰凿击灾害问题,基于耦合欧拉-拉格朗日方法建立了冰-管-土耦合作用三维数值模型.研究了冰凿击载荷下土壤变形情况及海底埋设管道在土壤中的变形机理,发现了冰凿击过程中由于管道周围土体绕流使得管道变形呈现一个先增大后减小的变化规律,并分析了土体强度变化对土壤和管道变形的影响规律,为我国极地油气资源开发管道安全保障提供了理论支持.
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波浪沿柱体爬升高度的准确预测对海上风电基础及平台设计极为重要,预测误差极易导致气隙设计不当,给海上风机的安全运行带来重大隐患.基于计算流体力学(CFD)开源软件OpenFOAM,采用质量源项造波的方式开展不同波浪要素条件下波浪沿单圆柱爬升的三维数值模拟研究.研究表明,在设定的波浪条件下,单圆柱流场中的测点爬升高度与试验结果拟合较好,圆柱受力结果与莫里森(Morison)方程计算出的波浪力结果较为一
针对浮式防波堤与振荡浮子式波能装置集成的单浮体集成装置在低频范围内转换效率较低且防波性能较差的问题,本文应用Star-CCM+软件建立二维数值波浪水槽模型,研究了两种形状的双浮体混合装置在最优PTO阻尼下的转换效率、透射系数、反射系数、耗散系数、垂向运动响应以及浮子间相对波高随频率的变化情况,并与其对应的单浮体集成装置的水动力性能进行了对比.结果表明,与单浮体集成装置相比,双浮体混合装置的发电性能
基于开源流体力学工具箱OpenFOAM和waves2Foam,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程,数值探究了由靠岸固定的OWC装置和上下浮动的OWC装置组合形成的多OWC装置系统的水动力学特性.在规则波的作用下,通过采用经典的VOF方法来捕捉自由液面的位置.通过利用结合了6自由度求解器和waveDyMFoam工具箱的动网格技术,来模拟浮式结构物的上下运动,深入地研究了浮动式OWC装置的
一些越洋海啸的实测及模拟表明,海啸波的最大波高会在先驱波到达远场地区几小时甚至十几小时后出现.虽然已有学者通过数值模拟或理论研究证实海脊可以俘获海啸波,但鲜有相关的物理模型试验进一步证实这一特殊的物理现象.本文基于物理模型试验,研究了产生于脊顶的海啸在海脊地形上的传播变形过程.在证实海脊对海啸波具有俘获作用的同时,初步讨论海脊俘获波的传播变形情况以及海脊横截面上的波高分布.
由于海脊对波浪具有俘获作用,可使海啸沿海脊传播至较远地区,且海脊形状与走向对海啸的传播有重要影响.本文基于势流理论并考虑边界处速度势和速度连续,建立了波浪在台阶形海脊上产生俘获波的解析理论.通过与现有理论比较,初步验证了本文所提理论的正确性.在此基础上,提出了波浪在台阶地形上的俘获条件,并进一步阐述了地形及波浪频率等要素对俘获波的影响.
为了探讨和改进台阶式振荡水柱式(OWC)波浪能转换装置水动力性能,采用基于时域高阶边界元法的完全非线性数值水槽模型模拟研究不同台阶条件对OWC装置水动力性能的影响.数值模型中自由水面满足完全非线性自由水面运动学和动力学边界条件,采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪瞬时自由面流体质点,采用四阶Runge-Kutta法对下一时间步的波面和自由面速度势进行更新;采用域内源造波技术结合人工阻尼层来产生入射波浪和
通过对水下全电采油树闸阀系统的使用工况进行分析,结合现有的水下采油树结构,在保证阀门使用性能的情况下,对闸阀系统进行具体的结构设计和受力分析,根据实际工况及相关设计计算公式完成了阀体、阀盖、填料函、阀杆和闸板的结构设计、材料选择以及校核.在此基础上,创新提出了卡块连接的高效机械连接方式,使用ANSYS软件,利用有限元方法对法兰连接、接箍连接和卡块连接三种机械连接方式进行了模拟仿真计算对比,确定了卡
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本文提出了一种新的弹性评估方法,基于相同的失效机理,将加速模型映射为贝叶斯模型来得到电子元器件在外在冲击作用下的失效率,通过贝叶斯网络,有效地解决了这一过程中存在的不确定性问题;通过动态贝叶斯网络模拟可靠性退化与恢复过程,使弹性评估的定量化结果更加准确.本文通过海洋石油水下防喷器组供电与控制系统这一实际案例,详细说明了弹性评估的建模过程,得到了不同情况下的可靠性退化以及恢复曲线,完成了对于水下防喷