摘要：

研究深水钻井工艺和超声多普勒早期溢流监测机理，分析不同超声波激励频率下的声衰减和超声波在传感器与隔水管界面、钻井液与隔水管界面处的波型转换等问题。以此为理论基础，采用COMSOL软件建立二维实尺寸深水钻井隔水管仿真模型，研究在超声波激励频率、钻杆偏心角、超声波入射角等监测条件发生改变时超声波在隔水管内的声学响应规律。结果表明：500 kHz为隔水管内早期溢流监测最优超声波激励频率；30°为隔水管内早期溢流监测超声波监测传感器最优周向布设夹角；30°为隔水管内早期溢流监测超声波监测传感器最优超声波入射/接收角。研究方法和结论为深水钻井水下早期溢流精确识别提供参考和指导。

摘要：

为确保在波流联合作用下的系统稳定性，在实际工程设计中需要充分考虑隔水管-水下井口系统的动力响应。针对东海某典型海域的复杂环境条件，考虑隔水管与井口结构间的力学特性，建立隔水管-水下井口系统的有限元仿真模型。重点关注不同环境载荷及顶张力下的结构应力、变形和井口受力的变化，并探讨井口安装偏角对结构稳定性的影响。结果表明：在不同环境载荷下隔水管对顶张力的敏感范围存在差异，在一定范围内增大顶张力可有效提升结构稳定性；水下井口受力与井口装置安装方式有关，安装偏角导致顶张力产生的等效弯矩起主导作用。

摘要：

针对导管架平台损伤检测过程中损伤敏感特征的提取问题，提出一种基于深度学习的损伤检测模型。为更好地贴合卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）的特点，该模型先将一维时域信号转化为二维灰度图，再通过CNN提取二维灰度图中存在的损伤特征并以此进行损伤检测。在导管架平台模型上进行试验，比较不同灰度图生成方式对检测结果的影响。损伤检测试验结果表明：该检测模型对损伤种类的识别准确率可达99.4%，具备良好的损伤检测能力；该检测模型对损伤程度的识别准确率为96.3%，可应用于导管架平台的损伤预警。

摘要：

针对海底电缆弯曲限制器的蠕变问题，设计并进行聚氨酯材料的拉伸蠕变试验，得到基于时效硬化模型的聚氨酯蠕变本构模型。基于聚氨酯材料的蠕变特性，采用Abaqus 软件建立考虑蠕变的弯曲限制器结构数值分析模型，并以一个典型的弯曲限制器为例进行强度及弯曲保护性能分析。在施加1 a的恒定弯矩作用下，分别获得该弯曲限制器的应变、应力和整体曲率半径随时间的变化情况。结果表明，长时间载荷作用对曲率半径的影响较峰值应变和应力明显，即当需要长时间使用时弯曲保护性能失效比自身强度失效更易发生。

摘要：

为减小浅水中系泊系统的张力，提出一种适用于浅水海域漂浮式风机的恒张力系泊系统。通过提升配重块高度，将浮式风机动能转化为配重块重力势能，保证系泊系统最大瞬时张力保持在一个较低水平，不超过系泊线破断力。采用浙江深远海海域风浪流环境条件，目标海域水深为60 m。基于频域势流理论及时域动态系泊分析方法研究WD225-9000机组漂浮式风机与恒张力系泊系统的耦合动态响应，分析配重块大小及系泊线参数等影响。与传统悬链线锚链系泊系统对比，新型恒张力系泊系统可有效缩短系泊线长度、减轻系泊线重量并减少锚桩用钢量。由于恒张力系泊系统回复力刚度曲线可基本保持恒定的张力，浮式风机在生存海况下大幅水平偏移也不会导致系泊张力过大，保证浮式风机系泊系统在台风中的安全性。所提出的恒张力系泊系统亦可应用于张力腿式漂浮式风机。

摘要：

在海上风电单桩基础设计中，为获得可用于工程实践的单桩累积转角简化计算方法，开展室内模型试验，分别获得台风循环载荷和长期小幅值循环载荷情形下计算单桩累积转角的经验公式。在此基础上进一步建立单桩累积转角简化计算方法，并以南海北部近海海域的工程实例为例，详细说明海上风机单桩基础累积转角的计算流程，根据该海域的风浪特征确定计算公式中与场地相关的参数取值，得到适用于该地区的单桩累积转角计算公式。

摘要：

开展基于模糊故障树的水下生产系统可靠性分析。分析水下生产系统的工作原理和结构组成，自上而下建造故障树模型；采取上行法对系统进行定性分析确定最小割集；利用梯形模糊数对系统进行模糊定量分析，得出系统模糊失效概率和基本事件模糊重要度。通过分析结果可找出系统的薄弱环节，对其采取措施进行重点防御保护和定时监测维护，也可指导水下生产系统的优化改进。

摘要：

以微小型水下机器人为研究对象，采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值模拟方法开展机器人阻力的数值模拟，并将摩擦阻力因数Cf与第8届ITTC推荐值进行对比验证，提出一种无动力带桨水下机器人水动力参数CFD计算方法。利用此方法，基于航行力学基本原理，采用定常计算方法开展微小型水下机器人斜航、操舵直航试验数值模拟，采用全局网格运动方法开展回转拘束模型试验数值模拟，获取机器人位置导数、舵导数和旋转导数，并完成该机器人的操纵性能预报，为机器人的总体设计和控制参数的选取奠定基础。

摘要：

针对海洋工程脐带缆铠装钢丝径向屈曲失效，建立三维简化有限元模型进行螺旋缠绕结构的径向屈曲模拟分析。以我国某海域典型脐带缆为例，得到单倍螺距下单根铠装钢丝径向屈曲失效临界载荷。探究不同敏感参数对单根铠装钢丝临界屈曲载荷的影响，发现铠装钢丝螺旋角度、截面惯性矩、螺旋缠绕半径与临界载荷分别大致呈抛物线形、线性、负指数关系，该结论可为脐带缆铠装抗屈曲设计提供参考。同时发现，通过单根铠装钢丝临界载荷累加的方式可近似得到相应根数螺旋铠装钢丝的临界屈曲载荷，该载荷可作为求解真实脐带缆单层铠装径向临界屈曲载荷的保守估算值。

摘要：

深吃水圆筒型核能平台的设计吃水与主体直径相近，主尺度特征有别于现有圆筒型海工平台。为探究其性能特点，针对深吃水圆筒型核能平台的水动力特性和时域运动响应展开计算研究。采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法模拟平台横摇和垂荡自由衰减，并基于二次阻尼模型计算相应阻尼因数；基于势流理论计算平台响应幅值算子（Response Amplitude Operator，RAO）和固有周期，并结合南海典型海况对平台的运动响应性能和适用性进行分析评估。结果表明：深吃水圆筒型核能平台垂荡、横摇和纵摇固有周期均长于常见波浪周期；平台纵荡运动主要受二阶波浪载荷影响，低频特性明显；垂荡和纵摇运动受自身固有频率影响较大，垂荡同时表现出波频特性。深吃水圆筒型核能平台总体运动性能良好，适应南海海况，所得结果可为工程应用提供相关参考。

摘要：

【目的】针对浮式生产储油船（FPSO）在极端爆炸事故下的结构安全问题；【方法】本文以Libra油田某FPSO的TS011上部模块为研究对象，介绍了爆炸事故下FPSO上部模块结构强度的分析方法，本研究综合考虑爆炸事故下爆炸载荷、重力、活载及船体变形载荷的协同作用，建立包含32种爆炸方向的载荷组合工况，并通过使用系数（UF）评估构件安全裕度；【结果和结论】结果表明：所有构件UF值均满足规范限值（UF≤1.0），其中梁构件最大UF为0.95，管构件最大UF为0.91，验证了结构在极端爆炸事故下的结构强度，为超深水FPSO模块在爆炸事故下的结构强度计算分析提供参考。

摘要：

为探究浮体结构与水动力环境之间的强非线性流固耦合机理，明确半潜式平台在畸形波作用下的砰击压力分布特征，采用CFD方法针对畸形波流场与半潜式平台的荷载特性开展数值模拟研究。在商业软件Ansys Fluent上，采用k-epsilon湍流模型和动网格技术生成大波幅畸形波。在平台立柱上设置一系列探头监测砰击压强变化并从涡量、水质点速度矢量等流场信息分析砰击压强变化的相关因素。研究发现，畸形波砰击会导致高达2.93×10^5 kN的纵向水平荷载和2.35×10^5 kN的垂向荷载，并引起6.55×10^6 kN·m的纵摇力矩。畸形波引发的剧烈流场运动也会导致平台立柱表面不均匀的压强分布及波浪爬升。

摘要：

面对海上风电向深远海大规模开发的并网消纳难、电力送出成本高等问题，在深远海风场就地进行风电制氢及氢基化工是一种有效路径。为细化海上制氢及氢能转化工艺流程设计，提高海上制氢及氢能转化平台的设计和建造效率、简化设计界面、提高作业安全性，以某型半潜式支持平台作为目标平台，首先进行了海上平台制氢、氢制甲醇、氢制氨的工艺流程设计；然后综合考虑总体工艺流程、模块的功能、平台重量和平台安全运行等因素，在目标平台主甲板上进行制氢及氢能转化模块划分及工艺系统布置设计；继而针对布置方案开展了安全风险分析及逃生方案规划，最大限度提高平台运行的安全性。设计结果很好的满足了预期要求，实现了海上制氢及转化的示范运行，为相关平台的改造设计、新平台的设计提供参考。

摘要：

基于三维不可压缩Navier-Stokes方程与泥沙输运模型的耦合求解框架，采用SST k-ω湍流模型封闭流动方程，结合推移质和悬移质泥沙运动模型，对海流作用下海底管道鹅颈结构的局部冲刷演化规律开展数值研究。通过分析底床剪切应力分布、冲刷过程及冲刷深度的时间演化特征，揭示了鹅颈几何特征对局部冲刷的影响机制。结果表明：鹅颈结构引发的流场扰动显著改变了冲刷空间分布，管道底床接触区域与鹅颈过渡段下方区域的冲刷特征呈现明显差异。管道底床接触区域初期冲刷速率较快，但随着流场结构调整，其冲刷速率逐渐衰减，而鹅颈下方区域则因导流效应形成更深且更广的冲刷坑。

摘要：

为研究不同水体计算模型对海上换流站平台动力特性和地震响应的影响,分别采用势流体模型和附加质量模型来考虑换流站平台的流固耦合作用,使用ANSYS对换流站平台进行动力特性和地震响应分析。结果表明：两种流固耦合模型对换流站自振频率的影响仅相差1%,但流固耦合模型较无水模型自振频率降低了5%~7%,且换流站桩腿内域水与外域水对结构自振频率的影响程度接近,进行结构地震响应分析时应同时考虑壳体式桩腿内域水和外域水的流固耦合作用。此外,两种流固耦合模型所得的换流站地震响应结果接近,大多相差5%以内,但流固耦合模型的地震响应与无水模型最大相差近50%,进行海上换流站平台地震响应分析应当考虑流固耦合作用。附加质量模型较势流体模型建模简单,计算时间减少40%左右,适用于海上换流站平台抗震优化设计的大量计算分析。

摘要：

我国东南沿海海域台风频发，严重影响海上风电机组的结构稳定性。本文基于SACS数值分析软件建立导管架式海上风电基础模型，研究风-浪-流三种荷载耦合作用下塔筒与桩基的受力与变形特征。主要结论如下：（1）台风荷载作用下，桩基数值分析应充分考虑由台风引发的浪-流荷载，以提升模型预测的可靠性；（2）随着台风等级的升高，塔筒与桩基各部位的整体挠度与剪力呈现出先增大、后减小、再增大的变化规律；（3）台风对塔筒和桩基的挠度影响显著，对剪力影响较小；（4）采用叶片变桨停机控制策略可显著降低台风荷载下塔筒和桩基的变形与受力响应。

摘要：

随着海洋资源开发的推进,海上风电装机容量的不断增长,海上风机基础结构也更容易发生船撞事故。因此,提出了一种运用于导管架基础的复合蜂窝防撞设备,通过ABAQUS/Explicit模拟了不同重量船舶以不同速度撞击有无防撞的风机基础产生的动态响应,并以等质量的传统橡胶防撞设备作为对比,验证了复合蜂窝防撞设备的防撞性能。结果表明,塔顶加速度与碰撞力峰值均有显著降低,证明了蜂窝防撞结构能够有效降低基础结构受到损伤的风险。同时,还将不同形状的四种蜂窝运用于防撞装备,结果显示防撞性能虽有较小差异但具有一定的一致性。

摘要：

设计了一套安全、可靠,结构简单,操作方便,制作成本低,工作时受力均匀的大型风机塔架类筒体翻身和吊装用工具,根据产品的结构特点和需求,开展了吊装工具选型,吊码结构设计,结合吊装需求,吊装工具配备上法兰吊板4件,下法兰吊板2件,开孔滑车2件,卸扣6件,吊带3条,螺栓紧固件24套,其中上、下法兰吊板需要进行结构设计和强度校核,其余零件可根据吊装载荷进行选型,以我公司的某个实际项目为例,给定翻身、吊装塔架的载荷,对所设计的上、下法兰吊板分别进行了理论计算校核和有限元分析验证,上、下法兰吊板的强度满足钢结构设计标准,有限元模拟塔架吊装过程,上、下法兰吊板的强度和变形分析均满足吊装安全要求,且本文所设计的大型塔架翻身、吊装工具在公司塔架产品制作过程中得以成功应用,提高了产品吊装、翻身质量,提高了工作效率,降低了制作成本。本文所设计的大型塔架翻身、吊装工具结构合理,同时,可应用于其他类大型筒体类产品的制作领域。

摘要：

海上风电工程中混凝土承台基础是支撑结构的重要组成部分,其优化设计是提升结构性能及成本控制的关键。【方法】本研究基于ABAQUS拓扑优化方法,【目的】对海上风电混凝土承台结构进行轻量化优化设计。通过建立无桩的有限元模型,比较一般算法与基于刚度的算法,在不同体积约束下分析了承台结构的应力分布和材料利用效率。【结论】结果表明,一般算法与基于刚度的算法优化效果基本相同。在无桩模型的基础上建立有桩的有限元模型进行优化设计,结果显示承台顶部可沿45°切削,中部可减少配筋,结构受力更加合理。另外,建议设计规范中增加桩顶削平工况,以提升工程适用性。

摘要：

西江油田海底管道在台风高发季节常会关闭平台，而其原油具有高凝点、高析蜡温度的特点，停输后因管道温度降低容易发生结蜡和凝管事故，严重威胁管道系统安全。采用瞬态模拟软件计算了置换流量、停输时间、管道末端出口压力、原油输送温度、环境温度及管道输量对最大置换瞬态压力的影响特性，结果表明置换流量对最大置换瞬态压力的影响最为显著。采用支持向量机（SVM- Support Vector Machine）、随机森林（RF- Random Forest）和BP神经网络（Backpropagation Neural Network）方法对瞬态软件计算结果进行训练，对比分析了MSE和R2评价指标，基于二次SVM的模型在预测精度及泛化能力方面表现最优，并开发了配套软件界面，可用于现场快速预测不同置换工况下的管道最大瞬态压力变化特性，合理优化操作参数，保证管道置换作业安全高效进行。

摘要：

为探究海底管沟在复杂海洋环境中的自然回填特性，对目标区域管沟的回填过程进行了现场监测。基于详实的地质资料收集与分析，通过底层流速流向监测、沉积样品采集、多波束水深测量，明确了监测区域内的海流分布特征、泥沙物理性质、管沟形态变化及回填速率等管沟回填特性。通过对现场监测数据的系统处理与分析，本研究不仅深化了对海底管沟自然回填动态的理解，也可为后续的现场监测及海底管沟的设计优化提供参考。

摘要：

【目的】在船舶设计阶段,为了减小对FPSO空间点加速度响应进行数值计算的工作量,提高空间点加速度响应的预报效率,引入一种基于反距离加权插值法的空间插值技术,用于对FPSO空间点的加速度响应进行插值预报。【方法】该空间插值技术根据FPSO空间样本点的加速度值对目标点的加速度响应进行插值预报,即首先通过数值计算得到空间样本点的加速度值,然后建立基于反距离加权插值法的空间插值模型,利用空间插值技术预报目标点的加速度响应,并通过交叉验证证明插值计算结果的准确性,最后对插值预报精度进行参数影响分析。【结果】结果显示,应用空间插值技术可以取得比较准确的预报结果,FPSO空间点加速度响应的插值预报准确性良好,最大误差为12.3%。【结论】该研究成果可为FPSO在设计阶段的空间点加速度响应预报提供参考,且该空间插值技术可在其他浮式结构物的设计中加以推广和应用。

摘要：

防弯器是保障浮式风电等海上设施动态缆安全的关键附件。防弯器内部存在金属嵌件与聚氨酯弹性体组成的界面连接结构，针对该处易发生疲劳破坏的问题，本文提出了一种考虑界面连接结构的动态缆防弯器疲劳分析流程。然后依照分析流程以一个典型动态缆及其防弯器为例进行疲劳损伤分析。并引入工程实际情况和不考虑界面连接结构的分析结果，对比研究界面连接结构对防弯器疲劳损伤的影响。结果表明，防弯器聚氨酯部分界面连接结构处容易发生疲劳损伤，该情况被工程实际验证；因此考虑界面连接结构影响的防弯疲劳分析结果更加安全保守；同时，对比发现金属嵌件部分的疲劳损伤率远低于聚氨酯部分，但考虑其存在焊接接头，应与聚氨酯部分一同进行疲劳损伤校核。

摘要：

海洋牧场作为一种现代化的渔业模式，近年来在全球范围内得到了快速发展，但同时也面临着渔业资源衰退和生态环境破坏的问题。研究基于海洋牧场主要养殖装备深水网箱的服役特点和研究现状，提出一种适用于规模化开发的多海域流动服役概念。采用联合概率分布模型对典型牧场海域的3个拟定位置环境荷载进行精准分析，对比验证荷载效应，给出网箱不同层级构件的环境荷载敏感程度，指导结构模块化分类设计。保证网箱能够流动安全服役实现养殖海域自我净化与恢复的同时提高海洋牧场整体经济性。

摘要：

现有自升式平台冲桩系统因工作环境恶劣经常发生管道堵塞情况，影响冲桩效果。为使冲桩系统长期可用，保障平台冲桩效果，对现有几种冲桩系统进行调研，分析其结构特点，研究堵塞和失效原因，进而提出一种新型防堵塞冲桩系统。新型冲桩系统针对桩靴上下表面分别采用不同结构型式的带逆止功能冲桩阀，结构简单、可靠性高、防堵塞性能优异；并优化了管道布置，增加检修球阀和接头，维护便捷，可显著提升冲桩系统可靠性，为相关设计和研发提供新思路。

摘要：

海上光伏平台多部署在近海浅水海域，波浪非线性效应显著，波浪与光伏平台相互作用易发生砰击现象，从而对结构造成不可逆的损伤。考虑到势流理论无法考虑波浪的强非线性及波浪与光伏平台的砰击作用，本文基于计算流体动力学理论建立数值波浪水池并完成数值波浪水池的有效性验证，在此基础上建立浅水非线性波浪与海上光伏平台结构双向耦合动力分析模型，探究了波陡参数对光伏平台砰击荷载、甲板上浪的影响规律。结果表明，随着的波陡参数的增加，作用在结构上的波浪砰击荷载逐渐增加，极端工况下出现光伏水平甲板上浪现象。海上光伏平台柱状浮筒结构的波浪砰击荷载呈现出类“W”型变化规律，光伏平台多个柱状浮筒中，上游浮筒与中心浮筒背浪侧砰击荷载明显大于迎浪侧砰击荷载，其砰击荷载峰值超出约15~45%。在极端波浪条件下，海上光伏平台将出现二次砰击现象，柱状浮筒迎浪侧两次砰击荷载峰值差异约为10~23%。

摘要：

[目的]聚焦于风渔融合装备在收鱼阶段的靠泊安全性问题。[方法]基于非线性有限元软件对活水船靠泊风渔融合装备时的导管架平台结构特性进行深入研究。研究在不同区域正常碰撞工况下,风电机组与渔业养殖平台组合体靠泊时的运动响应规律及结构损伤,探讨靠泊系统的设计合理性。[结果]结果表明,在活水船碰撞导管架单侧单根靠泊立柱的情况下,靠泊系统部分区域已经发生塑性变形。撑杆与导管架腿柱之间的贴板角焊缝及其周围局部区域,经分析后出现塑性变形,且有拉裂、脱开的风险。[结论]研究成果可为风渔融合靠泊作业高效且安全地运行,最大程度降低安全风险与经济损失提供一定参考。

摘要：

为实时监测甲板结构变形状态，本文提出了基于空间曲线的导管架平台甲板结构主梁变形反演方法，具体思路为：由光纤应变传感器采集稀疏离散应变数据，根据应变与曲率线性关系将其换算为曲率数据，通过插值算法获取连续曲率数据，逐段积分并递推得到各微段端点位置坐标，最终拟合形成连续空间曲线实现结构变形反演；进一步地提出双向递推策略以消除计算过程中的递推累积误差及端部温差。基于ANSYS软件建立某导管架平台甲板主梁结构数值仿真模型，通过数值分析验证变形反演算法的有效性。结果表明：布置测点间隔1/10模型长度时最大相对误差不超过3%，基于空间曲线的结构变形反演方法具有较高的计算精度；测点间距为1/8模型长度时双向递推算法误差相较于单向递推算法减小50%以上，端部误差消除效果较为显著。依托埕岛油田某在役导管架平台进行实时应变数据采集，结合变形反演算法计算出其主梁变形范围为-10mm至10mm，变形幅值相对较小，初步判定结构处于安全状态。相关研究结论可为导管架平台健康监测及安全预警研究提供重要参考。

摘要：

涡激振动是导致海洋立管疲劳破坏的主要原因之一。对海洋立管在气液两相内流及均匀外流共同作用下，其横流向涡激振动特性进行了分析和研究。建立顶张式立管非线性动力学控制方程，应用改进的尾流振子模型，并对非线性方程进行无量纲化，采用Galerkin方法对立管控制及尾流振子方程进行离散化处理，利用四阶Runge-Kutta方法对方程进行求解，对不同内流流速、气体体积分数下，顶张式立管的涡激振动特性进行了研究。并与相关实验结果对比，验证了该模型的准确性。结果表明：海洋立管涡激振动响应主导模态主要受外部洋流流速决定，外流流速越大，激发的主导模态越高；内流流速和气体体积分数均会对立管固有频率产生影响，气体体积分数越大，立管固有频率越高；内流速度越高，立管固有频率越低。

摘要：

由于软土地基不排水抗剪强度较小，海底管道铺设后可能在自重作用下嵌入海床土体。开展与膨胀弯相连的海底管段的沉降量模拟，对于提出安全高效连接二者的方法具有重要意义。本文旨在数值模拟和模型试验相结合，提出海底管道在自重作用下沉降量的模拟方法。基于耦合欧拉-拉格朗日（Coupled Eulerian-Lagrangian, CEL）方法，建立了海底管道在软土地基沉降的有限元模型，综合考虑土的剪切强度，分析了不同缩比尺对于管道沉降量的影响，形成了通过缩比管道沉降量外推原型管道沉降量的方法。另外，开展了不同缩比尺的海底管道在软土地基的沉降试验，验证了数值外推方法的合理性。