海底管跨涡激振动敏感性分析

涡激振动会引起海底管跨的疲劳失效,激振频率、固有频率及激振载荷等是其主要影响因素.固有频率是表征结构对荷载敏感程度的指标,管跨共振只可能在漩涡发放主频率接近管土结构的固有频率时才产生.分析了海底土壤力学特性、悬跨长度、管道尺寸、海流速度等对管跨涡激振动的影响规律,结果表明:随着管道覆盖层土壤硬度增大,管跨的最大应力部位逐渐从管跨中点向土壤和管跨的交界区域移动;当海流速度较大时,对于小管径海底管道,靠近管跨中点和管跨两端易发生疲劳失效.在工程设计校核过程中对易引发疲劳失效的部位予以关注,有助于提高海底管道的可靠性.     

海上采油立管的随机波浪响应

本文应用线性波理论,通过波浪迭加法,探讨了海洋平台油气生产立管系统的动力性质。应用线性化的Morison方程计算作用于立管的波浪力,包括随机波和规则波两种情况。有限元方程的求解是通过模式迭加方法在时域内进行的。分析了波力单独作用及由波力和平台位移共同作用下立管的两种动力响应情况。介绍并比较了所得到的数值结果,包括位移、扭矩和弯矩等数据。结果表明,本文所提出的分析方法是可行的,而计算机程序则可为立管的强度设计提供方便。     

海底管跨涡激振动疲劳可靠性研究

管跨的涡激振动是引发管跨发生疲劳失效的主要因素之一,也是管跨可靠性设计、可靠性评估工作所要解决的主要问题.针对由涡激振动引发的海底管跨的疲劳失效,利于随机过程理论和可靠性分析理论,建立了更为符合海底管道实际工况的可靠性分析方法.     

地下水封洞库立管的振动特性

针对地下水封洞库出油立管振动问题进行分析,对不同支撑方式对立管振动特性的影响规律进行研究。结果表明:1大落差出油立管结构刚度过低、管内流体带动下电潜泵叶轮旋转所对应的扰动频率与立管低阶固有频率重合而引发共振,是导致停泵过程中立管剧烈振动的主要原因;2随着固定支撑数目的增加,立管刚度及各阶固有频率也将增加;3合理设计竖井内固定支架的数量和位置,使立管各低阶固有频率避开正常出油和停泵过程中的电潜泵扰动频率,可以对出油立管振动起到抑制作用。     

海洋L形立管系统底部连续气举水力模型

为了研究海洋L形立管系统底部连续气举水力模型,基于立管底部连续注气条件,分析L形立管系统内可能发生的两相流动过程,建立了针对下倾管-立管系统严重段塞流工况下立管底部连续气举的一维准稳态数值模型。该模型能对有回落循环过程、无回落循环过程、非稳态震荡过程及稳态两相流动过程的相关参数进行数值模拟,从而得到不同流动类型特征参数随时间变化的规律,且模拟结果与第3方实验数据吻合较好。与Jansen模型相比,该模型的适用性和稳定性更强。基于模型模拟结果和实验数据,分析了注气量对立管底部连续气举效果的影响,以期对海洋立管系统安全稳定流动提供借鉴。(图8,表3,参27)     

基于CFD的导流板形海洋立管涡激抑制研究

利用ANSYS-CFD软件模拟导流板形横剖面立管对涡激振动的抑制效果,在雷诺数为200与1 250的情况下对5种不同剖面形状进行仿真模拟,将软件仿真结果进行对比表明,导流板两侧角度选取的不同会产生不同的涡激抑制效果。     

振动式蓝莓采摘机对果实收获的影响试验

以‘蓝丰’蓝莓为研究对象,建立了蓝莓果实振动模型和果树振动系统模型。以蓝莓与母枝的结合力作为采摘力对模型求解,确定果实适宜收获的振动频率约为24 rad/s时,可提高采摘效率,降低青果脱落率。利用该振动频率,使用东北林业大学自主研发的GYL062型牵引振动式蓝莓采摘机在蓝莓集中成熟的季节进行采摘试验,得到适宜振动频率下机械采摘的工作效率为7.17 kg/min,是人工采摘效率的10倍,青果脱落率约为5.6%,果实损伤率约为8.0%,树枝总体损伤率约为30%。     

立管严重段塞流的一维数值计算与试验对比

针对海洋立管的严重段塞流现象,在等温条件下,采用特征线法,根据下倾管和立管中的气液相连续性方程和动量守恒方程,以及严重段塞流的4个不同阶段的特点,考虑气相的压缩性,分别建立了4个阶段相应的瞬态流动模型,进而得到了准平衡态的一维立管系统严重段塞流物理模型。将模型计算结果和立管试验数据进行对比,结果表明:计算得到的段塞周期和立管底部压力等特征参数与试验数据吻合较好。     

海洋立管内气液两相流流激力实验研究与计算模型

在海洋油气开发中,随着输送压力和管流速度的不断增大,由管道内流引起的振动问题成为流动安全保障的重要内容之一.通过搭建组合立管实验平台,对由气液两相流引起的流激力展开研究.根据持液率信号与实验观测结果,对立管内局部流型进行划分,对流激力的影响因素进行分析,建立了流激力波动主频和最大流激力均方根值Frms的计算模型,结果表...     

振动式蓝莓采摘机对果实收获的影响试验

以‘蓝丰’蓝莓为研究对象,建立了蓝莓果实振动模型和果树振动系统模型。以蓝莓与母枝的结合力作为采摘力对模型求解,确定果实适宜收获的振动频率约为24 rad/s时,可提高采摘效率,降低青果脱落率。利用该振动频率,使用东北林业大学自主研发的GYL062型牵引振动式蓝莓采摘机在蓝莓集中成熟的季节进行采摘试验,得到适宜振动频率下机械采摘的工作效率为7.17 kg/min,是人工采摘效率的10倍,青果脱落率约为5.6%,果实损伤率约为8.0%,树枝总体损伤率约为30%。     

三维海底悬空管道自振特性研究

利用有限单元法对三维海底悬空管道的自振特性进行了模拟分析研究,建立了悬空管道的三维分析模型,得到了三维管道刚度和质量矩阵,并形成了悬空管道的自由振动方程.采用机械振动的广义JACOBI理论编制JACOBI程序,计算固有频率的数值解及临界悬空长度.结果表明,采用JACOBI程序可以快速、方便地求出海底悬空管道的固有频率,为海洋工程的管道设计提供依据.     

海洋仪器试验场测试装置立管结构设计与强度分析

根据海洋仪器试验场建设需要,对传感器等海洋仪器进行检测的装置立管及其附属结构进行设计与分析十分必要。检测装置由不同直径的PE立管相互嵌套为主体,可搭载5个直径50 mm的传感器,传感器挂载装置可自动适应海上潮位变化,螺旋桨旋转形成涡流以清除附着生物。CFD圆柱绕流仿真计算以及对装备固定螺栓组和卡箍失效分析结果表明,消波管可引导装备立管绕流及尾流的汇流,控制尾流的流向,削弱流体流经立管时产生的涡流影响,并且装置在海上作业具有较高的抗风浪性和可靠性。在上海市浦东芦潮港水文检测站进行的测试表明,装置整体结构强度和形变符合设计要求,能够满足海洋仪器试验场测试装备的需要。     

振动挖掘铲减阻数值模拟及参数优化

对小型振筛式马铃薯挖掘机振动挖掘铲的性能参数进行优化,借助Adams和Ls-Dyna相结合法模拟振动挖掘铲挖削土壤过程,据4因素3水平响应曲面法试验设计原理对影响挖掘铲挖削阻力的因素进行了多因素方差分析,并建立和优化了回归模型。结果表明:影响牵引阻力的因素由大到小依次为振动频率、牵引速率、入土角、振幅;当牵引速率为0.67m/s、振动频率13.77Hz、振动幅值11.93mm、入土角8.35°时,优化牵引阻力为1 449.59N。田间验证试验结果表明:试验阻力平均值与仿真结果误差5%,说明回归模型能较好的反映振动频率、牵引速率、入土角、振幅于牵引阻力之间的关系。     

基于ADAMS水平圆旋振筛振幅影响因子

通过对旋振筛进行受力分析,利用CATIA和ADAMS建立参数化的旋振筛模型;然后通过对振动电机转速,激振块质量、夹角以及振动体质心位置等参数进行仿真,求出旋振筛振幅的影响因子.结果表明,激振块质量对旋振筛振幅影响最大,而激振块夹角、振动体质心位置、振动电机转速对振幅的影响次之.     

浅海埋地双层管道过渡段长度的计算

过渡段是浅海采油平台立管系统的一个部分，由于管道温差和内压引起膨胀会使立管过渡段的端部产生位移，对整人立管系统产生影响。如果过渡段端部位移过大，过渡段将一平台接触，对整个立管系统和采油平台造成危害，因此，对立管系统进行分析必考虑过渡段对立管系统的影响，而考虑过渡段的影响，必须首先确定过渡段的长度。考虑到目前浅海海底管道大多采用双层结构，提出用整体等效法计算又怪管结构过渡段的长度，并根据这种方法推导     

矩形断面明渠中半圆形边墩周围流速分布特性研究

为了研究边墩周围水流流速分布规律,利用声学多普勒流速仪(ADV),对矩形断面明渠中半圆形边墩周围三维流速进行测量,并对所得到的数据进行了分析研究.结果表明:在10°～120°内距离圆心1.23r的区域水流流速受到柱体挤压作用最为明显,存下游170°射线的区域内,水流流速呈非线性波动,整体波动幅度不大.     

渠道下游常水深运行非恒定流数值模拟研究

为了研究闸门调控下的梯形渠段非恒定流过渡过程,在下游常水深运行条件下,采用矩形网格特征线法,对渠段上游来水量变化和渠段上游闸门在不同线性调节方式下引起的非恒定流过渡过程进行了数值模拟,研究了渠段上游来水量变化时下游流量、上游水深变化过程,探讨了渠段上游闸门在不同线性调节方式下上、下游流量和上游水深的变化过程。结果表明,当上游来水量变化时,下游流量和上游水深经历一段时间都趋于稳定,且流量变幅越大,趋于稳定的时间也越长。闸门按线性函数式调节开度后,闸门过流流量、上游水深基本按线性规律变化,而后基本维持稳定不变。     

测定稳定临界力的振动法

本文推证了压杆稳定的动力准则,并推广到梁板等结构.得到轴向受压构件横向自由振动一阶固有频率的平方与轴向压力成线性关系,而构件稳定临界力对应于固有频率为零的特例.从而,可根据轴向受压构件一阶固有频率值推算出其稳定临界力,这种测试稳定临界力的方法称振动法.     

双层十字翼型人工鱼礁流场效应的数值模拟

本文基于Ansys Fluent平台，采用湍流模型中的大涡模拟方法（large eddy simulation, LES）对双层十字翼型人工鱼礁四种子礁的流场效应进行了数值模拟，采用比混凝土体积法分析其背涡流体积、上升流体积、向上水体输运通量等流场效应数据，得到双层十字翼型鱼礁的最优礁体构造，以期为人工鱼礁的设计和选型提供科学依据。结果表明：双层十字翼型鱼礁加顶板对流场效应并无增益，上升流和背涡流相对体积变小；侧板结构对礁体的上升流和背涡流效应有明显的增益，上升流和背涡流相对体积逐渐变大，全侧板D型礁体的上升流和背涡流效应最强，上升流相对体积可达无侧板B型礁体的13.50~25.48倍，背涡流相对体积达1.40~1.61倍；向上水体输运通量约在一倍礁高处达到最大值，约在两倍礁高处降为最大值的1/2左右。迎流角度的改变，对D型礁体流场效应的影响无显著差异，表明本型礁体对自然海域的潮流流向有很好的适应性。     

同频率地区组成法在区间洪水计算中的应用

为解决在水文计算中,遇上下游控制节点间距离较长,当上游洪水坦化变形明显时,采用现行的同频率组成法,会出现不合理结果的问题,提出了直接利用上下游断面实测资料分析洪水的坦化衰减,再将上游来水系列扣除衰减影响,然后用同频率地区组成法进行计算,并以头屯河流域为例进行了验证,结果表明,加入洪水衰减项对同频率地区组成法进行改进是合理可行的。