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深海沉积物对多金属结核矿粒黏附特性的试验研究
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作者 刘孜涵 赵国成 肖龙飞 《岩土力学》 北大核心 2025年第10期3167-3174,3186,共9页
深海多金属结核常以半埋的形式赋存于高含水率和低剪切强度的深海沉积物中,因此沉积物与结核间的黏附特性是影响结核采集效率的关键因素。基于海底表层沉积物物理和力学性质的相似性,制备模拟土样用于模拟集矿试验的底质环境构建。通过... 深海多金属结核常以半埋的形式赋存于高含水率和低剪切强度的深海沉积物中,因此沉积物与结核间的黏附特性是影响结核采集效率的关键因素。基于海底表层沉积物物理和力学性质的相似性,制备模拟土样用于模拟集矿试验的底质环境构建。通过开展结核-模拟沉积物拉拔试验和附壁效应射流水力集矿试验,系统研究沉积物与结核间的黏附机制。结果表明,沉积物-结核接触界面面积和沉积物的剪切强度是沉积物对矿粒黏附作用的主要影响因素,而拉拔速度与射流流速影响较小,增大接触面积或提升沉积物的剪切强度均可显著增强沉积物对矿粒的黏附效应。当拉拔速度和接触面积一定时,黏附比与剪切强度近似呈线性关系。通过对比拉拔试验和水力集矿试验结果,发现相同工况下两者黏附比的趋势相似,且两者的相对差值小于10%,验证了试验方法的相关性。本研究可为深海采矿水力集矿试验设计和射流参数优化提供参考。 展开更多
关键词 深海采矿 深海沉积物 多金属结核 黏附作用 附壁效应
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深海悬垂取水管振动特性研究 被引量:2
2
作者 李京京 刘明月 郭琳 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期42-55,共14页
深海悬垂取水管的设计趋向于大直径、高内流流速,内流对取水管振动特性的影响不可忽略,分析内部流动引起的管道动态失稳行为以及评估失稳临界流速具有重要工程意义。基于小尺度模型试验,研究内流对深海悬垂取水管道振动特性的影响规律,... 深海悬垂取水管的设计趋向于大直径、高内流流速,内流对取水管振动特性的影响不可忽略,分析内部流动引起的管道动态失稳行为以及评估失稳临界流速具有重要工程意义。基于小尺度模型试验,研究内流对深海悬垂取水管道振动特性的影响规律,结果表明:随着内流流速增加,取水管模型会发生动态失稳行为,表现为一种间歇性的近周期运动,该运动主要由管道一阶弯曲模态引起的不稳定性诱导。管道材料、顶端连接方式及底部配重块均影响其动态稳定性,顶端固定连接时质量比小的管道更易发生动态失稳;顶端变为铰接时,质量比大的管道失稳临界流速变小,质量比小的管道失稳临界流速变大。相比顶端边界条件,底部配重块对管道失稳临界流速影响不显著但可以减小其振动幅值。 展开更多
关键词 悬垂取水管 动态失稳 临界流速评估 试验研究
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聚焦波作用下平板-方柱结构波浪砰击压力与冲量实验研究
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作者 张念凡 刘明月 +2 位作者 肖龙飞 郭英豪 陈刚 《船舶力学》 北大核心 2025年第8期1188-1200,共13页
为探究极端波浪的砰击作用,基于波浪水槽物理模型实验,本文重点研究了具有不同破碎程度的聚焦波对平板-方柱结构产生的波浪砰击压力与冲量特性。采用小波降噪、经验模态分解与局部加权线性回归等方法对实验数据进行处理,获得了方柱不同... 为探究极端波浪的砰击作用,基于波浪水槽物理模型实验,本文重点研究了具有不同破碎程度的聚焦波对平板-方柱结构产生的波浪砰击压力与冲量特性。采用小波降噪、经验模态分解与局部加权线性回归等方法对实验数据进行处理,获得了方柱不同位置处的波浪砰击压力,探究了波浪压力的时空分布特征。基于波浪砰击压力的时间积分,分析了结构典型部位处砰击压力冲量的时变特性。此外,详细讨论了波浪破碎程度、初始气隙及纵倾角对砰击压力冲量空间变化的影响。研究表明,聚焦波产生的最大砰击压力冲量受波浪破碎程度、初始气隙及纵倾角的影响显著,波峰翻卷乃至提前破碎的波浪通常会产生较大的砰击压力冲量。同时,具有较小初始气隙和正纵倾角的平板-方柱结构受到的砰击压力冲量更大。本研究为深入探讨极端波浪对半潜式平台的波浪砰击作用提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 砰击压力 压力冲量 空间变化 模型实验 聚焦波 波浪破碎
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亚临界雷诺数圆球绕流相干结构RANS基壁面模化大涡模拟方法研究
4
作者 蓝林欣 韩盼盼 +3 位作者 尤云祥 邱小平 马乔 吴凯健 《船舶力学》 北大核心 2025年第11期1663-1677,共15页
亚临界区圆球绕流的CFD数值模拟目前仍面临诸多困难,包括剪切层不稳定结构及回流区周期性收缩、舒张等相干结构的高置信度解析与捕捉等。本文发展一种RANS基壁面模化大涡模拟方法,致力于对这类复杂钝体绕流现象进行高置信度的CFD数值模... 亚临界区圆球绕流的CFD数值模拟目前仍面临诸多困难,包括剪切层不稳定结构及回流区周期性收缩、舒张等相干结构的高置信度解析与捕捉等。本文发展一种RANS基壁面模化大涡模拟方法,致力于对这类复杂钝体绕流现象进行高置信度的CFD数值模拟研究。该方法与传统RANS/LES混合方法的主要不同之处在于,其RANS与LES模式之间的转换是通过一个仅与当地网格参数相关的滤波参数fk实现,并且RANS与LES模式之间的转换边界位置及其对湍动能的解析能力可通过两个可自定义的控制参数fk1和fk2进行预先设定。通过对亚临界雷诺数Re=3700下圆球绕流场的系列数值模拟研究表明,该方法具有对其绕流场中复杂三维时空瞬态演化相干结构进行高置信度CFD数值解析及捕捉的能力。 展开更多
关键词 亚临界区 圆球绕流 相干结构 K-H不稳定性 壁面模化大涡模拟 RANS/LES混合
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计及曝气效应的楔形体入水砰击载荷试验研究
5
作者 吴文成 肖龙飞 寇雨丰 《振动与冲击》 北大核心 2025年第21期151-157,共7页
为探究曝气环境对楔形体入水砰击载荷的影响,通过开展曝气入水砰击试验分析了砰击压力的时空分布特征。采用丝网传感器精确测量曝气水的空隙率,并定义砰击压力特征参数,研究了曝气程度和入水速度对砰击压力峰值及压力传播速度的影响。... 为探究曝气环境对楔形体入水砰击载荷的影响,通过开展曝气入水砰击试验分析了砰击压力的时空分布特征。采用丝网传感器精确测量曝气水的空隙率,并定义砰击压力特征参数,研究了曝气程度和入水速度对砰击压力峰值及压力传播速度的影响。结果表明:入水速度增加导致砰击压力峰值增大、持续时间缩短;曝气显著降低了砰击压力峰值,并使压力时历曲线呈现明显振荡特征,在较高曝气条件下有效抑制二次砰击;压力传播速度随入水速度增大而增加,但曝气对其影响较小;建立了砰击压力峰值与压力上升时间的无量纲幂函数经验关系式。该研究为曝气条件下结构物入水砰击载荷分析提供了重要的试验依据。 展开更多
关键词 入水砰击 楔形体 曝气 砰击压力
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新型12MW半潜式浮式风机运动响应特性试验研究
6
作者 郭嘉宁 刘明月 +3 位作者 方智超 陈巍旻 潘徐杰 杨立军 《船舶力学》 北大核心 2025年第4期571-584,共14页
可靠的试验数据对于探索风浪流海洋环境条件中浮式风机系统的性能至关重要。本文展示了在海洋工程水池中开展的1∶70缩尺比模型试验的结果,研究了12 MW新型半潜式浮式风机的运动性能。在试验中改善设计了带整流网的多扇叶大尺度造风系统... 可靠的试验数据对于探索风浪流海洋环境条件中浮式风机系统的性能至关重要。本文展示了在海洋工程水池中开展的1∶70缩尺比模型试验的结果,研究了12 MW新型半潜式浮式风机的运动性能。在试验中改善设计了带整流网的多扇叶大尺度造风系统,以提供稳定的试验风场。试验结果表明:风载荷主要产生静态作用,由响应均值的变化体现;而波浪参数的增大以动态影响为主,通过响应标准差的变化体现;气动阻尼效应主要表现在纵摇与纵荡耦合响应,以及纵摇固有运动频率处;水流显著减小了纵摇固有运动频率处的响应,但同时也会增大平台的纵荡和首摇响应。本研究为多种海洋环境作用下半潜式浮式风机的动力学行为提供了有价值的见解。 展开更多
关键词 浮式风机 半潜式平台 模型试验 运动响应
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基于多线阵采集方法的圆球内波尾迹特性研究
7
作者 杨哲超 郅长红 尤云祥 《船舶力学》 北大核心 2025年第10期1538-1548,共11页
水下物体在密度分层环境中运动时产生的内波尾迹与其航行速度具有密切关联。本研究在宽域密度分层模拟水槽中建立了跃层注水技术,并提出了高精度、多线阵的电导率探测方法,开展了以循环拖曳方式驱动的水下圆球激发内波尾迹实验。基于概... 水下物体在密度分层环境中运动时产生的内波尾迹与其航行速度具有密切关联。本研究在宽域密度分层模拟水槽中建立了跃层注水技术,并提出了高精度、多线阵的电导率探测方法,开展了以循环拖曳方式驱动的水下圆球激发内波尾迹实验。基于概率密度统计、波幅根均方差等分析方法,深入探究了内波相关Froude数的时空概率分布密度、转捩区域划分及垂向位移场特性等关键问题。研究表明:该实验系统及技术能够精细地捕捉分层流场内部的波动信息,准确地获取内波尾迹特征随Froude数的变化关系;内波相关Froude数的概率分布密度揭示了内波尾迹的转捩过程,清晰给出了转捩区域约为1.6≤Fr<3.3;辨明了在转捩结束后尾迹波系内外层区域的主导内波相关Froude数分别约在[0.3,0.4]和[2,2.8]的范围内,且在外层区域仍可测得Lee波相关速度。 展开更多
关键词 拖曳体 内波尾迹 内波相关Froude数 概率分布密度
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深海采矿细颗粒羽状流数值模拟研究 被引量:10
8
作者 刘港慧 刘磊 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期150-160,共11页
深海采矿尾矿排放产生的细颗粒羽状流会对海底生态环境造成影响,预测尾矿排放羽状流行为及其对环境影响具有工程意义。基于欧拉多相流方法,采用欧拉双流体模型对深海采矿细颗粒羽状流开展数值模拟研究,分析近海底排放的羽状流演化和发... 深海采矿尾矿排放产生的细颗粒羽状流会对海底生态环境造成影响,预测尾矿排放羽状流行为及其对环境影响具有工程意义。基于欧拉多相流方法,采用欧拉双流体模型对深海采矿细颗粒羽状流开展数值模拟研究,分析近海底排放的羽状流演化和发展过程,探究羽状流初始排放质量浓度、排放速度对羽状流扩散过程的影响。结果表明:初始排放条件对羽状流演化性质有重要影响。主射流区被稀释的程度随着初始入射速度的增大而减小,随着入射质量浓度的增大而增大;初始羽状流入射速度和质量浓度越大,撞击海底后的水平方向流动速度越快,影响区域越广;水平速度的峰值随着初始入射速度的增大呈对数增长;当初始质量浓度和速度高于50 g/L和0.5 m/s时可能会导致颗粒在海底撞击点附近堆积成坡状,影响底流的后续发展。研究结果可以为深海采矿尾矿排放参数选择提供参考。 展开更多
关键词 深海采矿 细颗粒羽状流 数值模拟 多相流
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含月池和输运管的深海采矿船水动力特性研究 被引量:2
9
作者 钟华清 张晶晶 +1 位作者 尤云祥 冯爱春 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期139-149,共11页
深海采矿船是未来人类获取深海矿产资源的重要装备,研究其水动力特性具有重要意义。月池和输运管是影响深海采矿船水动力特性的重要因素。以世界上第一艘超深水采矿船“鹦鹉螺新纪元”号为研究对象,基于三维势流理论,分析月池尺寸、输... 深海采矿船是未来人类获取深海矿产资源的重要装备,研究其水动力特性具有重要意义。月池和输运管是影响深海采矿船水动力特性的重要因素。以世界上第一艘超深水采矿船“鹦鹉螺新纪元”号为研究对象,基于三维势流理论,分析月池尺寸、输运管长度及内径对采矿船水运动特性的影响。结果表明:月池开口会使采矿船垂荡、纵荡和纵摇运动出现共振峰,峰值随着开口尺寸的增加而增大,其中垂荡运动峰值可增加将近2倍;输运管的存在会明显改变采矿船横摇运动固有周期,增大垂荡运动峰值,降低横摇运动峰值,对横荡和纵荡运动的影响亦较大,当输运管长度为5000 m,内径为0.4805 m时,横荡和纵荡响应峰值能够达到无输运管时的3倍以上。通过探究月池开孔和输运管不同参数对采矿船运动的影响,为深海采矿船月池和输运管设计提供一定的借鉴和参考。 展开更多
关键词 采矿船 输运管 月池 数值计算
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海洋结构物波浪砰击的数值研究综述 被引量:4
10
作者 张念凡 肖龙飞 陈刚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期127-140,共14页
波浪砰击是发生在波浪与结构物之间的一种强非线性相互作用,其载荷通常具有峰值大、作用时间短的特点.近年来,海上极端环境导致海洋结构物经常遭受严重的波浪砰击,造成生命和财产损失,从而使得波浪砰击问题备受重视.对于复杂的砰击过程... 波浪砰击是发生在波浪与结构物之间的一种强非线性相互作用,其载荷通常具有峰值大、作用时间短的特点.近年来,海上极端环境导致海洋结构物经常遭受严重的波浪砰击,造成生命和财产损失,从而使得波浪砰击问题备受重视.对于复杂的砰击过程,理论分析和模型实验仅能给出砰击载荷的简化解析解及有限的砰击流场信息,数值模拟逐渐成为研究波浪砰击问题的有效手段.目前,国内外学者已经对海洋结构物的波浪砰击载荷特性、砰击作用过程及其影响因素等问题开展了大量的数值研究,并获得了许多重要的研究结论.针对海洋结构物波浪砰击的数值研究进展、现有方法及重要结论进行综述,为波浪砰击数值模拟的进一步研究提供有益参考. 展开更多
关键词 波浪砰击 数值模拟 边界元法 光滑粒子流体动力学 数值水池 流体体积法
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不同水力集矿模型的矿粒采集及环境扰动特性数值研究 被引量:2
11
作者 李雨瑶 赵国成 肖龙飞 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1036-1046,共11页
实现高效、低扰动海底集矿是深海多金属结核矿产资源开发面临的关键技术挑战.海底矿粒采集过程的力学行为十分复杂,是一个涉及三维紊动流动、离散粗颗粒运动与细颗粒土体破坏的流固土多物理场耦合过程.针对吸扬式、附壁射流式、射流冲采... 实现高效、低扰动海底集矿是深海多金属结核矿产资源开发面临的关键技术挑战.海底矿粒采集过程的力学行为十分复杂,是一个涉及三维紊动流动、离散粗颗粒运动与细颗粒土体破坏的流固土多物理场耦合过程.针对吸扬式、附壁射流式、射流冲采式3种主流的深海水力集矿方法,基于K-Epsilon两层模型和离散元模型分别模拟集矿液相湍流和固相矿粒,进行矿粒采集性能和环境扰动的数值模拟研究,分析集矿流量q m和集矿头拖曳速度v对矿粒采集率η、集矿流场湍动能k和海水-沉积物混合物体积分数φ的影响,探究集矿流场中流速、压力和矿粒的分布特征.结果表明:在相同q m和v下,射流冲采式模型获得的η最大,吸扬式模型获得的η最小;射流冲采式模型对近底流场扰动程度最大,深海沉积物扩散现象也最为明显,而吸扬式和附壁射流式模型造成的环境扰动程度较小,更有利于环保要求;附壁射流式模型的η对q m和v最不敏感,且该集矿模型可以较好地兼顾高效矿粒采集和低环境扰动.研究结果可为揭示集矿机理和设计研发高效低扰动集矿装置提供科学依据. 展开更多
关键词 深海采矿 多金属结核 流固土多场耦合 矿粒采集效率 环境扰动
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聚焦波作用下倒圆角方形立柱波浪砰击载荷试验研究 被引量:1
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作者 吴文成 肖龙飞 +2 位作者 寇雨丰 单萌 李可路 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期305-311,共7页
为深入理解极端波浪下海洋结构物的砰击载荷特性,基于波浪水池模型试验,研究聚焦波对倒圆角方形立柱的波浪砰击压力时空变化特性。采用小波分析、局部加权线性回归等方法从波浪载荷测量数据中提取砰击压力,分析波浪周期、波陡、聚焦位... 为深入理解极端波浪下海洋结构物的砰击载荷特性,基于波浪水池模型试验,研究聚焦波对倒圆角方形立柱的波浪砰击压力时空变化特性。采用小波分析、局部加权线性回归等方法从波浪载荷测量数据中提取砰击压力,分析波浪周期、波陡、聚焦位置和波浪入射角对砰击压力峰值及冲量分布规律的影响。结果表明:立柱波浪载荷在上部主要为峰值高、作用时间短的波浪砰击压力,静水面附近则为缓变的准静态波浪力;较大的波陡和周期显著增加了立柱的波浪砰击压力和冲量的空间分布范围,且立柱上部砰击载荷明显增大;考虑聚焦位置的影响,发现当波浪聚焦位置位于立柱后表面时的砰击载荷最大。 展开更多
关键词 波浪砰击 聚焦波 方形立柱 压力峰值 压力冲量
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基于多平台训练的海洋平台极短期运动预报研究 被引量:1
13
作者 潘文寅 郭孝先 李欣 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期68-79,共12页
在风浪流等环境条件的共同作用下,浮式海洋平台会在六自由度方向上进行摇荡运动,进而对海上作业安全构成了严峻的威胁。准确的运动极短期预报,可以作为输入条件,提高运动补偿装置的性能;另一方面也可以提供及时的实时预警信息,指导安全... 在风浪流等环境条件的共同作用下,浮式海洋平台会在六自由度方向上进行摇荡运动,进而对海上作业安全构成了严峻的威胁。准确的运动极短期预报,可以作为输入条件,提高运动补偿装置的性能;另一方面也可以提供及时的实时预警信息,指导安全作业。深度学习算法是指模型通过对现有的数据进行学习,在大量的训练后使得其能够提取到数据的特征,进而能够根据输入数据对未来进行预测。通过对若干海洋平台的模型试验数据进行学习,建立了基于长短期记忆神经网络(LSTM)的深度学习模型。模型实现了对未来20~40s内的垂荡和纵荡运动的精确预报,预报精度总体可达到80%~90%以上,并以此对模型的输入、输出窗口长度以及波浪相位差开展了敏感性研究。通过多平台混合训练得到了输入、输出窗口长度以及波浪相位差三者间的合适比例关系,并以此为基础拓展了预报时间长度,为深度神经网络模型给出了推荐的构型参考。 展开更多
关键词 浮式半潜平台 极短期预报 深度学习 LSTM 数据集
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基于视觉的无人机艇系统姿态感知研究 被引量:2
14
作者 邓涛 刘双 魏汉迪 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第16期81-89,共9页
随着无人机和无人艇技术的迅速发展,无人机-无人艇协同应用逐渐成为未来海上军事任务和智慧交通的不可或缺组成部分。然而,考虑到无人艇在不同海况条件下的高动态特性,传统的雷达等手段虽然可以满足高精度和实时性的要求,但成本较高,而... 随着无人机和无人艇技术的迅速发展,无人机-无人艇协同应用逐渐成为未来海上军事任务和智慧交通的不可或缺组成部分。然而,考虑到无人艇在不同海况条件下的高动态特性,传统的雷达等手段虽然可以满足高精度和实时性的要求,但成本较高,而传统的视觉方法虽然成本低、易于实现,但稳定度较低。本文基于相机成像原理,提出一种无人机与无人艇的单目定距方法。通过对着陆区域的多个标志物进行识别定距后,对无人艇着陆区域平面进行拟合重构,从而获取无人机与无人艇的距离,标志物越多,算法失效的概率越低。搭建数值模拟器对算法进行了测试,研究了算法在无人艇大倾角摇晃下的精度和稳定性。结果显示,算法在无人艇摇晃的情况下可以得到较为准确的距离,所有工况计算出X,Y,Z方向上的平均相对误差分别为7.47%、6.48%和8.04%。 展开更多
关键词 距离感知 单目视觉 无人机艇协同
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黏性液体中固体颗粒与壁面碰撞的实验研究 被引量:1
15
作者 王晋轲 刘磊 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第9期1-5,共5页
针对深海采矿、固体矿浆输送等工程实践中出现的固体颗粒与管壁碰撞现象,在水箱中开展颗粒-壁面碰撞物理模型实验研究,分析颗粒直径、密度、表面粗糙度、碰撞角度以及液体黏度等参数对颗粒碰撞回弹速度、轨迹的影响,探究碰撞能量耗散规... 针对深海采矿、固体矿浆输送等工程实践中出现的固体颗粒与管壁碰撞现象,在水箱中开展颗粒-壁面碰撞物理模型实验研究,分析颗粒直径、密度、表面粗糙度、碰撞角度以及液体黏度等参数对颗粒碰撞回弹速度、轨迹的影响,探究碰撞能量耗散规律。实验结果表明,随着斯托克斯数逐渐增大,碰撞恢复系数相应增加到最大值;颗粒表面粗糙度和表面性质不同,对能量损耗的影响也不同,玻璃颗粒相较于铁质颗粒能量损耗更小,而碰撞恢复系数更大;当颗粒与壁面发生倾斜碰撞时,碰撞处切向摩擦力使得颗粒的部分能量转化为颗粒自转的旋转动能,因此碰撞恢复系数小于垂直碰撞恢复系数。 展开更多
关键词 固体颗粒 碰撞 黏性液体 斯托克斯数 恢复系数
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基于推进器偏置的半潜式平台动力定位模型试验研究
16
作者 唐利纲 王磊 +1 位作者 贺华成 王一听 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1526-1540,共15页
半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不... 半潜式平台在进行动力定位作业时,由于其水线面面积较小而初稳性高较低,其垂向运动(横摇、纵摇、垂荡)易受到推进器法向力作用的影响。基于此,提出一种基于推进器偏置的推力分配模式,旨在合理利用推进器的法向力抑制平台垂向运动,而不影响平台水平面定位功能。在海洋工程水池开展半潜式平台的动力定位模型试验,对比和分析不同载荷工况及推进器偏置模式下平台的六自由度运动响应。结果表明,推进器偏置策略能够基本保证水平面定位精度,并显著减小平台垂向运动在其固有频率附近的响应幅值,在该试验工况下,功率谱密度(PSD)峰值减小高达54.7%,对波频区间的运动影响则较小。该研究结果可为半潜平台垂向运动抑制提供新思路。 展开更多
关键词 推进器偏置 动力定位 半潜式平台 模型试验 垂向运动
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环境驱动无人船大洋长航程路径规划研究
17
作者 廖年游 王鹏 +3 位作者 刘然然 黄瑞 徐华 田新亮 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第14期81-88,共8页
环境驱动无人船,如波浪滑翔机、saildrone等,由于自身低航速性、欠驱动性和弱机动性,导致其在大洋航行时受洋流干扰显著,甚至在部分强洋流海域出现失控的情况。本文基于先验已知的动态流场,通过B样条控制点随机生成无人船路径,并计算每... 环境驱动无人船,如波浪滑翔机、saildrone等,由于自身低航速性、欠驱动性和弱机动性,导致其在大洋航行时受洋流干扰显著,甚至在部分强洋流海域出现失控的情况。本文基于先验已知的动态流场,通过B样条控制点随机生成无人船路径,并计算每一条路径在动态流场中考虑路径距离、航行速度以及路径光滑度的综合代价函数,使用遗传算法迭代搜索最优控制点组合。此外,考虑到大洋长航程路径规划中时间跨度长的特点,将出发时间作为路径优化参数,对比分析不同出发时间对行程用时的影响。仿真表明,所提出的路径规划策略能够有效提升大范围动态流场中欠驱动无人船的平均航速,缩短目标抵达时间。同时,在大范围长时序航行中,选择适当的出发时间可以进一步缩短行程用时。 展开更多
关键词 动态流场 大范围长时序 欠驱动无人船 路径规划 遗传算法 B样条曲线
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基于视觉振动测量的漂浮式风力机状态监测方法研究
18
作者 唐一皓 温斌荣 +3 位作者 张航 田新亮 周归勇 彭志科 《太阳能学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期206-213,共8页
以基于视觉的振动测量方法为基础,结合二维运动解析方法,提出一种基于视觉振动测量的漂浮式风力机(FWT)状态监测方法,可实现漂浮式风力机平台运动和塔筒振动的同步精准监测。虚拟运动仿真视频中,所提方法对漂浮式风力机运动/振动的识别... 以基于视觉的振动测量方法为基础,结合二维运动解析方法,提出一种基于视觉振动测量的漂浮式风力机(FWT)状态监测方法,可实现漂浮式风力机平台运动和塔筒振动的同步精准监测。虚拟运动仿真视频中,所提方法对漂浮式风力机运动/振动的识别误差不大于1%;在背景噪声干扰下,除漂浮式平台纵摇运动外,其他自由度运动识别误差小于5%。将所提方法应用于浮式风力机模型试验的运动/振动识别中,可实现对漂浮式风力机状态的良好识别。 展开更多
关键词 漂浮式风力机 振动测量 状态监测 塔筒振动 平台运动
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风机安装船动力定位数值模拟和模型试验研究
19
作者 徐福强 傅强 +3 位作者 孙玉海 陈飞 李欣 郭孝先 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第20期28-36,共9页
以某典型风机安装船为例,在GeniE软件中对该型船舶主船体和桩腿进行结构建模,运用软件HydroD进行频域运动响应计算,再将计算结果作为输入参数运用OrcaFlex软件对船舶进行动力定位定点作业数值仿真分析。数值计算结果表明,在150~180°... 以某典型风机安装船为例,在GeniE软件中对该型船舶主船体和桩腿进行结构建模,运用软件HydroD进行频域运动响应计算,再将计算结果作为输入参数运用OrcaFlex软件对船舶进行动力定位定点作业数值仿真分析。数值计算结果表明,在150~180°环境力方向下船舶定位效果最理想,一组推进器失效的工况下船舶仍能保持动力定位效果。因此针对船舶装载三套风机设备时处于150°和165°环境力方向的工况开展水池模型试验,并将实验结果和数值结果进行对比,为实际海上工程作业提供理论指导。 展开更多
关键词 动力定位 风机安装船 数值模拟 水池试验
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深海采矿水力提升堵塞再启动试验研究
20
作者 王艺扬 刘磊 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第5期68-74,共7页
为解决深海采矿过程中颗粒堵塞问题,研究了管道堵塞再启动过程。基于物理试验与理论建模方法,根据管道内颗粒群的运动特点,将堵塞再启动过程划分为不同阶段,给出各阶段管道内的平均体积浓度、局部体积浓度的判断依据,分析颗粒群堵塞高... 为解决深海采矿过程中颗粒堵塞问题,研究了管道堵塞再启动过程。基于物理试验与理论建模方法,根据管道内颗粒群的运动特点,将堵塞再启动过程划分为不同阶段,给出各阶段管道内的平均体积浓度、局部体积浓度的判断依据,分析颗粒群堵塞高度对管道内压力、流量等影响规律,预测再启动过程中段塞流的流量和压差。试验分析结果表明:矿石堵塞再启动过程可以划分为松动跳跃、段塞流与提升阶段;堵塞堆积高度越大,再启动所需的流量、压力差越大;管道内局部浓度过大易形成段塞流,影响管道输运效率。该分析预报方法为深海矿石输送的堵塞再启动方案设计提供了依据。 展开更多
关键词 深海采矿 水力提升 堵塞再启动 段塞流 物理模型试验
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