浮式联排光伏动力响应及其连接件特性研究 被引量：2

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作者 达邵炜 付世晓 +2 位作者 许玉旺 李德江 宋斌 《海洋工程》 北大核心 2025年第1期15-29,共15页

中国海岸线绵长,海上光伏可装机规模巨大,海上浮式光伏平台受到广泛关注。为了发挥规模优势及经济效益,其通常被设计为联排形式。针对浮式联排光伏平台开展了系统性的数值分析,研究了刚性和柔性两种连接件设计形式。针对刚性连接件,研... 中国海岸线绵长,海上光伏可装机规模巨大,海上浮式光伏平台受到广泛关注。为了发挥规模优势及经济效益,其通常被设计为联排形式。针对浮式联排光伏平台开展了系统性的数值分析,研究了刚性和柔性两种连接件设计形式。针对刚性连接件,研究释放不同转角约束下浮体运动响应以及连接件受力情况;对于柔性连接件,考察了拉伸刚度对整个光伏系统力学性能的影响规律。此外,研究了不同环境载荷组合下的多浮体响应特性以及连接件承载能力。研究结果表明,刚性连接件转角约束可有效限制浮体纵荡、纵摇运动,柔性缆绳拉伸刚度在一定范围内影响浮体纵荡响应特性;在两种连接方案下,连接件载荷响应与环境载荷组合有关,光伏系统内外侧连接件分别呈现不同承载力特性。 展开更多

关键词 浮式联排光伏 连接器特性 刚性约束方式 柔性缆绳拉伸刚度 多浮体运动响应

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均匀流作用下并联悬垂双取水管涡激振动载荷特性试验研究

2

作者 赵光义 张萌萌 +3 位作者 付世晓 许玉旺 任浩杰 白英利 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第8期1067-1080,共14页

悬垂取水管作为温差能发电平台等生产设施的核心部件,日益受到关注.悬垂连接双管结构较之单管有着更高的输送效率与更低的制造工艺要求,但是其涡激振动特性尚不明确.为此,开展了一系列悬垂连接双管模型试验,提出了一种针对大位移、小变... 悬垂取水管作为温差能发电平台等生产设施的核心部件,日益受到关注.悬垂连接双管结构较之单管有着更高的输送效率与更低的制造工艺要求,但是其涡激振动特性尚不明确.为此,开展了一系列悬垂连接双管模型试验,提出了一种针对大位移、小变形问题的涡激载荷识别方法,并对比分析了双管与单管的涡激振动特性.研究结果表明:在相同流速和流向条件下,悬垂双管和悬垂单管的涡激振动位移幅值在低流速时相似,但在高流速下存在差异;悬垂双管更易表现出涡激振动不稳定性,包括行波和多频响应等;双管结构可以采用与单管相同的斯特劳哈尔数进行涡激振动预报;此外,悬垂双管与悬垂单管在横向流动方向上的附加质量系数存在显著差异,其主要起到调节固有湿频率的作用,以使得双管发生涡激振动共振. 展开更多

关键词 悬垂管 涡激振动 涡激力 模型试验

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均匀流作用下柔性悬垂管涡激振动响应特性试验研究 被引量：3

3

作者 王靖 许玉旺 +3 位作者 任浩杰 付雪鹏 付世晓 张萌萌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1405-1419,共15页

温差能发电是近年海洋可再生能源研究的热点,悬垂取水管作为温差发电装置中提取深层冷海水的关键结构,其涡激振动响应特性尚不明确。本文开展了均匀流下悬垂管的涡激振动水池模型试验,利用光纤光栅应变传感器测量涡激振动应变响应,通过... 温差能发电是近年海洋可再生能源研究的热点,悬垂取水管作为温差发电装置中提取深层冷海水的关键结构,其涡激振动响应特性尚不明确。本文开展了均匀流下悬垂管的涡激振动水池模型试验,利用光纤光栅应变传感器测量涡激振动应变响应,通过模态分析法、小波变换等数据处理方法研究悬垂管的幅值和频率特征。分析试验结果发现:均匀流作用下,悬垂管的涡激振动位移响应最大幅值主要位于悬垂管底部;柔性悬挂立管IL(in-line)和CF(cross-flow)主导频率基本满足二倍频关系,但是在模态转换的流速工况下会出现IL和CF方向主导频率相同的现象,同时伴随着明显的“行波”、“多频响应”以及“时间共享”特征;处理得到背景洋流作用下悬垂管的CF和IL方向斯特哈尔数分别为0.15和0.30,略小于以往两端铰支柔性立管试验结果,该值将为悬垂输水管涡激振动预报研究提供参数输入。 展开更多

关键词 悬垂管 柔性立管 涡激振动 模型试验

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定常流和振荡流共同作用下半浸没柱体水动力特性实验研究 被引量：2

4

作者 胡滕艳 任浩杰 +4 位作者 沈佳威 牛智搏 张萌萌 许玉旺 宋斌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期1643-1653,共11页

顺应式的漂浮柔性圆柱型结构物,如深海养殖结构物的浮圈结构、波浪能发电装置的浮体部分等,大多是半浸没的。目前,学术界和工程界对半浸没圆柱的水动力特性了解较少,也使这些新型结构物在设计和分析时面临着载荷输入不确定性的难题。本... 顺应式的漂浮柔性圆柱型结构物,如深海养殖结构物的浮圈结构、波浪能发电装置的浮体部分等,大多是半浸没的。目前,学术界和工程界对半浸没圆柱的水动力特性了解较少,也使这些新型结构物在设计和分析时面临着载荷输入不确定性的难题。本文通过定常流和振荡流共同作用下半浸没柱体模型实验,开展半浸没柱体水动力载荷特性研究。实验中,由拖车带动半浸没柱体向前运动模拟等效定常流场,强迫柱体以不同振幅和周期振荡来模拟等效振荡流场。实验结果表明,在来流作用下半浸没柱体不可避免会遭受显著的平均升力作用,远大于其所受阻力载荷。研究揭示了水动力系数与多敏感参数的影响关系,确证了KC数对水动力系数影响较弱,总傅汝德数是水动力系数的主控参数,初步建立了流致半浸没柱体水动力载荷系数模型。本文工作可为相关海洋结构物的设计提供有益的指导。 展开更多

关键词 半浸没柱体 组合流 水动力系数 满溢 模型实验

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大型海上风力机单叶片吊装对接技术综述 被引量：7

5

作者 谢斯泓 赵永生 +3 位作者 许移庆 何炎平 韩兆龙 许玉旺 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期631-641,共11页

近年来,海上风力发电呈现加速大型化发展趋势,安装海域不断向深远海拓展.然而,深远海域环境条件恶劣,传统叶轮吊装技术面临诸多限制.相比之下,单叶片吊装技术在安装效率、安全性等方面具有显著优势,逐渐成为新的研究热点.从海上风力机... 近年来,海上风力发电呈现加速大型化发展趋势,安装海域不断向深远海拓展.然而,深远海域环境条件恶劣,传统叶轮吊装技术面临诸多限制.相比之下,单叶片吊装技术在安装效率、安全性等方面具有显著优势,逐渐成为新的研究热点.从海上风力机单叶片吊装的特点和难点出发,调研并汇总叶片吊具、单叶片吊装动力学仿真和吊具主动控制技术等相关设备和关键技术的研究现状.其中,以主动控制技术为核心研发新型单叶片吊装设备和吊装方法是深远海巨型风力机安装技术突破的重要一环.最后根据海上风力机单叶片吊装对接技术的发展趋势和前景,分别介绍具有动力定位功能的单叶片吊具和双抱箍垂直叶片安装辅助装置等概念设计,有望解决深远海巨型风力机安装难题. 展开更多

关键词 海上风力机 单叶片吊装 主动控制 吊具 对接

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基于能量竞争载荷模型的海洋立管双向涡激振动时域预报方法研究 被引量：3

6

作者 宋梦杰 任浩杰 +4 位作者 张晓灵 杨加栋 付世晓 张萌萌 许玉旺 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第3期14-26,共13页

海洋立管是深海油气开发中用于连接海底井口和水面浮体的唯一通道。立管在洋流作用下极易发生涡激振动(vortex-induced vibration,简称VIV),发展快速经验性涡激振动时域预报方法对立管的安全设计具有重要意义。通过柔性立管模型试验,结... 海洋立管是深海油气开发中用于连接海底井口和水面浮体的唯一通道。立管在洋流作用下极易发生涡激振动(vortex-induced vibration,简称VIV),发展快速经验性涡激振动时域预报方法对立管的安全设计具有重要意义。通过柔性立管模型试验,结合载荷重构方法和最小二乘法,识别建立了能量竞争载荷模型下的经验水动力载荷系数模型。应用识别建立的经验水动力载荷系数模型,发展形成了海洋立管顺流向及横流向双向涡激振动时域预报方法。将预报结果与试验结果对比,结果表明:基于能量竞争载荷模型的海洋立管双向涡激振动预报方法能够有效预报海洋立管涡激振动主导模态、主导频率、流向平均位移响应和涡激振动位移响应等力学行为特性。研究成果对发展更为有效的涡激振动预报手段具有有益参考。 展开更多

关键词 水动力模型 能量竞争 涡激振动 模型试验 时域预报

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悬垂立管波致疲劳与流致涡激振动疲劳特性研究 被引量：2

7

作者 梁天纬 许玉旺 +3 位作者 付世晓 任浩杰 张萌萌 宋斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期313-320,337,共9页

悬垂立管是应用在养殖工船以及温差能发电平台上的一种特殊立管形式,其一端与平台连接,另一端完全自由,在风浪流以及平台运动的影响下易因疲劳损伤而破坏。对一根安装于可移动式养殖工船的悬垂取水管进行浪致动力响应时域求解与涡激振... 悬垂立管是应用在养殖工船以及温差能发电平台上的一种特殊立管形式,其一端与平台连接,另一端完全自由,在风浪流以及平台运动的影响下易因疲劳损伤而破坏。对一根安装于可移动式养殖工船的悬垂取水管进行浪致动力响应时域求解与涡激振动频域预报,基于Miner线性疲劳累计损伤理论计算考虑全年浪流分布概率的立管波致疲劳与涡激振动疲劳损伤情况。研究发现:考虑浪流分布概率后,悬垂立管波致疲劳总损伤主要分布在立管近平台端,顺浪流方向上更为严重,而涡激振动疲劳总损伤主要分布在立管近自由端,横流方向更为严重;海浪谱的有义波高与特征周期分别主要影响波致疲劳损伤的积累速度与沿管长分布特点;单一工况下,悬垂立管截面上涡激振动疲劳损伤最大位置并非总出现在横流方向,需根据具体工况计算分析;从总疲劳损伤角度分析,波致疲劳与涡激振动疲劳所导致的结构损伤在同一数量级。 展开更多

关键词 悬垂立管 波致疲劳损伤 涡激振动疲劳损伤

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定常及振荡流下带网半浸没浮筒载荷特性研究

8

作者 杨孟婕 任浩杰 +3 位作者 胡滕艳 付世晓 张萌萌 许玉旺 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1428-1438,共11页

与网衣混合黏连的半浸没浮筒是重力式养殖网箱常见的结构形式,其水动力载荷计算的准确性直接决定了服役网箱的结构安全.为了有效地获取作用于带网衣半浸没浮筒的水动力载荷,并揭示网衣对浮筒水动力载荷的影响,文章开展了带网衣半浸没浮... 与网衣混合黏连的半浸没浮筒是重力式养殖网箱常见的结构形式,其水动力载荷计算的准确性直接决定了服役网箱的结构安全.为了有效地获取作用于带网衣半浸没浮筒的水动力载荷,并揭示网衣对浮筒水动力载荷的影响,文章开展了带网衣半浸没浮筒模型和无网衣半浸没浮筒模型在定常流与振荡流下的水动力载荷实验,获取了不同定常流速及不同振荡流场工况下的水动力载荷,并利用最小二乘法识别不同流场下的水动力系数.实验结果显示,网衣结构的存在会极大地放大半浸没浮筒的水动力载荷及载荷系数,网衣对半浸没浮筒水动力载荷的影响不可忽略.进一步地,本文探究了Re数、Fr数、KC数以及Stokes数等相关参数对带网半浸没浮筒水动力载荷系数影响.综合发现,浮筒水动力载荷系数与Fr数表现出一定的相关关系,尤其是附加质量系数对Fr数显示出强依赖性;另外,网衣对水动力载荷和系数的放大程度同样与Fr数相关.本工作表明以往采用纯浮筒载荷系数进行带网半浸没浮筒载荷计算,将对网箱设计安全造成极大的风险,实际工程中应考虑网衣对半浸没浮筒的影响. 展开更多

关键词 定常流 振荡流 带网半浸没浮筒 水动力系数 最小二乘法

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风和流作用下单链式系泊养殖工船“鱼尾运动”研究

9

作者 孙嘉阳 许玉旺 +4 位作者 付世晓 赵冰 宋斌 张萌萌 任浩杰 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期48-56,69,共10页

单点系泊船舶在受到风、流等外力作用下通常会产生大幅周期性艏摇运动,称为“鱼尾运动”。剧烈的鱼尾运动可能会导致系泊系统的锚链承受过大的张力从而遭到破坏。为了充分认识单点系泊状态下养殖工船的鱼尾运动,针对一艘十万吨级单链式... 单点系泊船舶在受到风、流等外力作用下通常会产生大幅周期性艏摇运动,称为“鱼尾运动”。剧烈的鱼尾运动可能会导致系泊系统的锚链承受过大的张力从而遭到破坏。为了充分认识单点系泊状态下养殖工船的鱼尾运动,针对一艘十万吨级单链式系泊养殖工船进行了数值分析及模型试验研究。首先,通过风洞模型试验测得养殖工船的风、流载荷系数,以此作为输入对风、流联合作用下养殖工船的动力响应进行了数值模拟分析;同时,开展水池模型试验验证了数值计算结果的准确性和可靠性;最后,通过数值计算研究了不同风速和流速下单链式系泊养殖工船鱼尾运动的特性和规律,为实际工程设计提供一定的参考。 展开更多

关键词 养殖工船 单链式系泊 鱼尾运动 模型试验

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新型双体无人测量艇静水阻力性能预报与航态优化 被引量：1

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作者 蔡君蕾 姚天成 +4 位作者 刘宏 万立健 万军 樊翔 赵永生 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期166-174,共9页

为得到一艘新型双体无人测量艇的阻力性能和经济航态,分别利用模型试验、经验公式和计算流体力学(CFD)方法对该艇进行阻力预报和阻力成分分析.运用CFD方法进一步探究工作航速下船体的不同重心纵向位置对船体阻力、纵倾和船周波形的影响... 为得到一艘新型双体无人测量艇的阻力性能和经济航态,分别利用模型试验、经验公式和计算流体力学(CFD)方法对该艇进行阻力预报和阻力成分分析.运用CFD方法进一步探究工作航速下船体的不同重心纵向位置对船体阻力、纵倾和船周波形的影响,还为多波束声学设备选取了合适的船体安装位置.结果表明,CFD方法能精确完整地预报双体测量艇从低航速排水到高航速滑行的航态变化和阻力特性,而经验公式法主要适用于测量艇航速较低(F_(r▽)<1.5)时的阻力预报.在4~6 kn测量航速下,该艇的阻力经济航态约为尾倾1.4°,此时在片体间距离船尾约0.3~0.5个船长位置处存在一个相对稳定的高液位区域,适合作为无人测量艇多波束声学设备的安装位置. 展开更多

关键词 阻力预报 无人船 双体船 计算流体力学 航态

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HY-1 C/D卫星海岸带成像仪在轨地理定位方法

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作者 施逸 毛志华 +2 位作者 张艺蔚 黄海清 朱乾坤 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2024年第4期109-123,共15页

“海洋一号”C/D(HY-1 C/D)卫星搭载的海岸带成像仪采用高分辨率线阵CCD推扫成像,可获取50 m分辨率的遥感数据。实现其影像的在轨几何定位,获得标准影像产品,是后续遥感数据应用的基础。文章根据该仪器的物理结构及成像机理,构建了海岸... “海洋一号”C/D(HY-1 C/D)卫星搭载的海岸带成像仪采用高分辨率线阵CCD推扫成像,可获取50 m分辨率的遥感数据。实现其影像的在轨几何定位,获得标准影像产品,是后续遥感数据应用的基础。文章根据该仪器的物理结构及成像机理,构建了海岸带成像仪遥感影像的严格几何成像模型,在理想状态下创建了观察矢量在焦平面系下的坐标,并对传统的地理坐标转换流程进行了优化。采用地面站实时接收到的0级数据进行地面预处理试验,并利用湖泊拐点误差进行系统误差补偿,结果发现按文章提出的方法求得的定位结果平均精度不超一个像元,在中低纬度地区的定位表现稍优于高纬度地区,说明该方法可以满足基本定位精度需求,能够实现HY-1 C/D海岸带成像仪影像在无控制地区的对地目标定位。 展开更多

关键词 “海洋一号”C/D 卫星 海岸带成像仪 推扫成像 地理定位方法 地理坐标转换

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基于BESO算法的大型海洋垂直轴风力机支撑结构优化 被引量：3

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作者 何文君 苏捷 +5 位作者 周岱 韩兆龙 包艳 赵永生 许玉旺 涂佳黄 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期127-137,共11页

大型海洋垂直轴风力机的研究对发展海洋风能具有重要意义,研究大型垂直轴风力机的合理支撑结构形式对风力发电结构安全至关重要.基于变删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,对大型海洋垂直轴风力机进行支撑结构优化,并通过风力机的动力... 大型海洋垂直轴风力机的研究对发展海洋风能具有重要意义,研究大型垂直轴风力机的合理支撑结构形式对风力发电结构安全至关重要.基于变删除率的双向渐进结构优化(BESO)算法,对大型海洋垂直轴风力机进行支撑结构优化,并通过风力机的动力响应特性分析,验证结构优化方法的可靠性.结果表明:反比例型变删除率的BESO算法能有效改善优化迭代速率,适用于垂直轴风力机的支撑结构优化设计;相比于初始结构,拓扑出的新结构模型在风荷载作用下的风致动力响应显著降低.研究成果可用于垂直轴风力机支撑结构设计优化. 展开更多

关键词 垂直轴风力机 双向渐进结构优化算法 动力响应 减振

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带有尾缘襟翼的兆瓦级大型垂直轴风力机气动性能优化 被引量：5

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作者 陈昊 戴孟祎 +3 位作者 韩兆龙 周岱 包艳 涂佳黄 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期642-652,共11页

垂直轴风力机较低的风能利用率是限制其工程化应用的主要原因,为了提高其风能转化率、降低气动荷载,针对叶尖速比为2.65的中等值条件下带尾缘襟翼的大型垂直轴风力机提出了一种改进的气动性能优化模型,采用SST k-ω湍流模型进行数值模拟... 垂直轴风力机较低的风能利用率是限制其工程化应用的主要原因,为了提高其风能转化率、降低气动荷载,针对叶尖速比为2.65的中等值条件下带尾缘襟翼的大型垂直轴风力机提出了一种改进的气动性能优化模型,采用SST k-ω湍流模型进行数值模拟.研究结果表明:与原始模型相比,考虑桨距和襟翼协同运动下优化模型的功率系数可提高12.2%;此外,桨距和襟翼的协同运动可以显著减少作用在风力机整机上的推力和侧向力,与原始模型相比分别减少了12.4%和7.5%,推力和侧向力的波动幅值也要明显低于原始模型,这将有助于降低作用在风力机整机上的疲劳荷载.该模型有望在兆瓦级大型垂直轴风力机上得到应用. 展开更多

关键词 大型垂直轴风力机 可变桨距 可变尾缘襟翼 数值模拟

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