端部强迫振动作用下弹性管流-固能量传递与振动特性研究

陈正寿，陈妍

（浙江海洋大学 石油化工与环境学院，浙江 舟山   316022）

摘要：施加于端部横流向的强迫振动会诱发大长径比海洋立管横流向的周期性振荡增强，进而加剧弹性管疲劳损伤。采用双向流-固耦合数值方法，研究了端部横流向强迫激励作用下弹性立管模型的受迫振动问题。首先，基于对均方根振幅包络图的显性模态分析，发现顶端横流向强迫振动可显著增加弹性管振动响应幅度，且随频率比递增，横流向上显性模态变化明显，并在能量盈余时向顺流向传递振动能量。其次，通过对时均能量传递的分析，观察到纯涡激振动时能量可被全部利用；小幅度顶端横流向强迫振动会促使时均耗散区略增；较大幅度的横流向端部强迫振动使管轴大致呈现耗散区为主且能量盈余显著提升的状态。最后，结合流-固能量传递与振动位移的时-空变化云图分析，振动能量沿管轴随行波传递，低幅强迫振动时，能量输入与耗散集中且呈周期性变化，瞬时耗散区向管中段扩展；较高幅度强迫振动时，流体持续输能，转变为高阶时模态能耗增加，能量盈余减少致使流-固能量传递不规则且无周期性；而强迫振动幅值不变时，频率变化对流-固能量交换影响较小。

关键词：端部强迫振动；弹性管；流-固能量传递；振动特性；疲劳损伤；海洋立管

基于时域方法的漂浮式光伏平台连接方式对比与优化

郑灿，范永春，范少涛，王洪庆，任灏

（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东 广州   510663）

摘要：针对海上漂浮式光伏（floating photovoltaic，简称FPV）平台在波浪环境下的结构响应及连接方式影响问题，基于时域数值方法对平台在规则波中的水动力载荷进行分析模拟，并以梁单元模型捕捉杆件及连接单元的力学响应，对3种连接方式（缆绳+防撞橡胶、支撑弹簧、刚性连接）进行了系统的比较研究。首先，采用莫里森公式对平台波浪载荷进行计算；随后，通过瞬态方法分析了不同浪向下各连接方式的载荷以及杆件端部的载荷及应力等。研究结果表明：1）缆绳+防撞橡胶方式虽然结构简单、安装方便，但易在连接面局部位置因橡胶挤压产生较大弯矩和应力；2）支撑弹簧方式可显著降低杆件端部应力，适当减小弹簧刚度可进一步减少高应力区；3）刚性连接方式整体应力最小，但连接单元需要承担较大的弯矩及剪力，需重点关注连接件的屈服及疲劳强度。此外，在顶部中间位置增设拉索或刚性连接单元对整体应力的改善作用有限。研究结果可为海上FPV平台连接方式的优化设计和工程应用提供参考与指导。

关键词：漂浮式光伏；时域分析；波浪载荷；连接方式；结构响应

旁靠双浮体系统二阶作用数值研究

商迪，范菊，朱仁传

（上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海   200240）

摘要：旁靠外输系统被广泛应用于海洋油气资源的开发利用中。针对双浮体小间距导致的复杂水动力相互作用问题，基于阻尼盖法修正的三维频域势流理论和近场法，对旁靠双浮体的水动力特性，特别是其二阶作用特性开展了系统性的数值分析，研究了浮体固定和运动状态下的间隙共振现象以及其对浮体二阶作用的影响。此外，研究了阻尼盖模型对异常间隙共振及其影响的修正作用。研究结果表明：在考虑浮体运动时，原固定状态下的一阶间隙共振频率消失，同时出现一个由浮体运动导致的新的间隙共振频率；间隙共振会显著地影响浮体一阶运动和所受二阶波浪载荷幅值；添加阻尼盖模型能有效抑制异常间隙共振对波浪抬高、浮体运动等一阶结果以及浮体二阶作用力的影响。研究结果可为系泊旁靠外输系统设计和优化提供理论依据。

关键词：波物相互作用；间隙共振；阻尼盖法；近场法；二阶传递函数

竖向气流对浮式风力机动态载荷与响应影响研究

蔡茂文¹，王浩^{1，2，3，4}，蔡新^{1，2，3，4}，谢姣洁¹，吕志童¹

（1. 河海大学 工程力学系，江苏 南京   211100；2. 江苏省风电机组结构工程研究中心，江苏 南京   211100；3. 沿海开发与保护协同创新中心，江苏 南京   210098；4. 河海大学苏州高等研究院，江苏  苏州   215131）

摘要：竖向气流在经典风力机气动性能和动态响应研究中均被视为零均值随机过程，该假定带来的误差逐渐引起关注。以主流15 MW浮式风力机为研究对象，采用气动-水动-结构-控制耦合模型，开展了考虑竖向气流影响的三维脉动风速场模拟。在验证耦合模型和风速场模拟方法的有效性之后，系统分析了浮式风力机以竖向气流风速作为控制变量的动态响应差异，其间考虑了正常运行、停机状态以及水平来流风速的特异风况、良态风况等不同情况下的竖向气流影响。并基于峰值因子方法开展了风力机气动载荷和位移响应极值分析，对比探讨了竖向气流对漂浮式海上风力机响应极值的影响程度。研究表明：竖向气流对风力机y、z方向气动载荷指标影响较大，对叶尖位移和塔顶位移响应影响相对于气动载荷较小；相同竖向风速下良态风况对风力机动态响应较特异风况均有所增加，良态风况引起的气动载荷极值相较于特异风况最大增幅为103.23%，叶尖位移极值相较于特异风况最大增幅为57.56%，塔顶位移极值相较于特异风况最大增幅为63.62%，但特异风况下浮式风力机动态响应对竖向气流敏感程度大于良态风况；风轮运行状态对浮式风力机具有抑制竖向气流影响的效果。

关键词：竖向气流；浮式风力机；气动载荷；动态响应；良态风况；特异风况

海上浮筒型漂浮式渔光互补系统的水动力响应数值模拟研究

崔森琦¹，王志瑜²，毕春伟¹

（1. 中国海洋大学 水产学院，山东 青岛   266003；2. 中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津   300220）

摘要：构建海上新能源体系逐渐成为中国实现“双碳”目标的重要手段，海上漂浮式光伏作为海上新能源的重要组成部分，其应用场景与传统水产养殖形成空间资源竞争，引发用海矛盾。研究提出了一个创新的浮筒型漂浮式渔光互补系统，将漂浮式光伏与网箱养殖融合，实现水面生产清洁能源，水下实现水产养殖的新模式。通过水动力计算软件OrcaFlex分析了渔光互补系统在不同环境条件下的水动力响应，并通过前人的模型试验验证了数值模拟方法的准确性。结果表明，波高增大会直接增加系统所受波浪力，波周期增大则通过改变波浪能量密度和系统响应时间影响渔光互补系统的三自由度运动。网箱的纵荡及迎流侧缆张力均随着波高、周期以及网衣密实度的增大而增大；垂荡随波高及周期的增大而增大，随网衣密实度的增大而略微减小；纵摇随波高的增大而增大，随周期的增大而减小。光伏板的发电效率与渔光互补系统纵摇的波动规律一致。正常海况下，渔光互补的光伏发电输出功率的波动范围较小，可以保证长时间平稳的功率输出。计算结果可为渔光互补系统的设计和分析提供有价值的工程指导和经验。。

关键词：渔光互补；数值模拟；水动力响应；发电效率；网箱

多段式系泊系统动力响应及疲劳分析

赵烽宇¹，丁伟业¹，孙宏月¹，蒋英杰¹，艾丛芳²

（1. 浙江海洋大学 海洋工程装备学院，浙江 舟山   316022；2. 大连理工大学 海岸与海洋工程全国重点实验室，辽宁 大连   116024）

摘要：近年来，半潜式平台在海洋工程中的广泛应用推动了系泊系统的不断创新。多段式系泊系统因其在降低平台动力响应方面的优越性而受到了广泛关注。为了提高OC4风机平台在风浪流联合作用下的稳定性与安全性，本研究将多段式系泊与OC4平台原有系泊系统相结合，建立了不同重块与浮块配置的系泊系统。采用FAST-to-AQWA （F2A） 计算方法，比较了不同的多段式系泊系统对OC4风机平台运动响应的影响。结果表明，重块系泊系统能降低风机运动响应，但会增加系泊疲劳值；浮块系泊系统会增加风机运动响应，但会减小系泊疲劳值，浮块在200 m处的混合式系泊对浮式平台的影响最小。该研究为不同系泊配置在浮式风机平台中的应用提供了重要参考，同时也为进一步提高海上风电平台的稳定性和安全性提供了理论支持。其数值模拟结果为未来海上风电平台系泊系统的优化与发展提供了科学依据。

关键词：浮式风机；平台运动响应；F2A；多段式系泊系统；系泊疲劳分析

基于深度学习的海洋工程结构位移响应重建方法

王英伟¹，赵海旭²，陈同彦¹，徐明强²，王树青²，冯春健¹，张晓峰¹

（1. 中石化石油工程设计有限公司，山东 东营   257000；2. 中国海洋大学 工程学院，山东 青岛   266404）

摘要：海洋工程结构的位移是结构设计校核、损伤检测与疲劳评估的关键指标。然而，海上作业条件下结构位移难以通过布设传感器直接测量，而通过对实测加速度进行二次积分获得位移的方法又极易受到测量噪声和积分误差的影响，导致获得的位移存在明显基线漂移。对此，提出了一种基于深度学习的海洋工程结构位移重建方法，利用神经网络的信号特征提取及生成能力，自动建立由加速度概率密度分布到位移概率密度分布的平滑映射，由此实现由实测加速度到结构实际位移的精确重建。开展了海洋平台物理模型试验，不同激励工况下的位移重建结果表明，提出的方法能够由实测加速度准确生成结构位移，有效避免了传统积分方法固有的误差累积和基线漂移问题，同时也攻克了传统方法需要人为地进行基线移除的缺陷，为海洋工程结构数字孪生提供了解决思路。

关键词：位移重建；海洋工程结构；深度学习；动力监测

全非线性高阶谱数值波浪水槽建立及其应用

刘佳旺^1，2，徐舒桐³，毛鸿飞⁴，韩成伟¹，韩建波¹

（1. 国家海洋环境监测中心，辽宁 大连   116023；2. 大连理工大学 海岸与海洋工程全国重点实验室，辽宁 大连   116024；3. 大连大学 建筑工程学院，辽宁 大连   116622；4. 广东海洋大学 海洋工程与能源学院，广东 湛江   524088）

摘要：针对非线性极端波浪模拟难题，基于势流理论采用高阶谱方法构建完全非线性数值波浪水槽模型，模拟实际海洋中的强非线性波浪。该模型严格满足自由水面完全非线性边界条件，采用直到实时波面的全水深输入水平速度的边界造波法，并通过引入附加速度势函数处理非周期性造波边界。对典型非线性规则波（有限水深Stokes波与浅水椭圆余弦波）进行仿真验证，随后针对非线性聚焦波开展模拟研究，将模拟结果与理论解、高阶边界元数值水槽模型及物理试验数据进行对比分析。结果表明，该数值水槽可准确捕捉聚焦波强非线性特征，且随聚焦波非线性增强，实际聚焦时刻与位置相较于理论值的滞后幅度显著增大。本研究建立的数值波浪水槽模型将为极端波浪与海洋结构物相互作用研究提供重要基础。

关键词：数值波浪水槽；高阶谱方法；完全非线性；聚焦波

基于方箱结构的多开口型浮式防波堤水动力性能研究

李金澄¹，程勇¹，嵇春艳¹，严明宇^1，2，卢莉莉¹

（1. 江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江   212100；2. 港口航道泥沙工程交通行业重点实验室，江苏 南京   210029）

摘要：在海洋开发与港口建设需求不断增长的背景下，针对浮式防波堤的构型创新与性能研究尤为必要。基于方箱结构，设计3种多开口型浮式防波堤，系统探究波浪周期、开口形状等因素对浮式防波堤水动力性能和消波效果的影响规律。研究结果表明，不同构型浮式防波堤RAO基本不受浪向影响，垂荡RAO在固有周期处产生共振，横摇RAO出现双峰现象。相比不开口构型，多开口构型的附加质量、辐射阻尼的波动现象会向低频方向偏移。同时，多开口结构可以一定程度上抑制浮式防波堤的运动响应，且开口形状对浮式防波堤的运动响应影响较小。此外，本文设计的多开口构型的开口振荡频率与构型固有频率较为接近，两种共振现象易发生耦合效应，加强波浪破碎，显著提升消波效果。相较于不开口构型，正方形、横向矩形和竖向矩形开口浮式防波堤的透射系数分别降低了29.99%、29.23%和23.96%，说明本文所研究的开口构型浮式防波堤在提升消波效果方面具有显著优势。

关键词：浮式防波堤；多开口；共振效应；透射系数；水动力性能

中长周期波作用下斜坡堤表面压力分布特性的SPH数值模拟研究

姜昊¹，景路¹，朱艳^2，3，刘蒙¹，赵庆喜^2，3，王恩浩¹，陈胜利¹，李彬彬¹，胡振中¹

（1. 清华大学 深圳国际研究生院海洋工程研究院，广东 深圳   518055；2. 中船第九设计研究院工程有限公司，上海   200063；3. 上海市海洋工程和船厂水工特种工程技术研究中心，上海   200090）

摘要：针对海上丝绸之路沿线工程中，中长周期波浪对斜坡堤作用显著，现有规范公式适用性不足的问题，本研究采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法，基于DualSPHysics开源软件，针对水深7~8 m，波高1~3 m，周期10~44 s的中长周期波浪与斜坡堤相互作用场景，建立1∶20缩尺数值水槽模型开展数值模拟，系统分析了中长周期波浪与斜坡堤相互作用的动力响应特性。研究发现，中长周期波浪作用于斜坡时，斜坡表面最大正负压力的分布特征与短周期时一致，最大正压力出现在静水位以下4/5波高范围内。此外，中长周期波浪作用于斜坡时，斜坡表面最大正压力随着波浪周期的增大先迅速增大，然后基本持平。对于不同水深与波高条件，产生该现象的波浪周期拐点并不完全一致，可采用衡量波浪非线性程度的厄塞尔数来判断波浪最大正压力系数的变化趋势：当时，随的增大而快速增大；当200时，随的增大略有增加；当时，随的变化不再显著，数值基本稳定。中长周期波浪作用下，斜坡受到的最大波浪正压力主要由该处的水体厚度决定，而对水体厚度影响较大的是波浪最大爬高值，因此，中长周期波浪的爬高能力变化趋势较大程度影响了随波浪周期的变化趋势。最后，本文提出了一个中长周期波浪作用下斜坡上最大正压力的计算公式，计算结果与模拟结果吻合良好。

关键词：中长周期波浪；斜坡式防波堤；波浪压力；SPH

潜堤间断布置对岛礁上椭圆余弦波传播演变特性影响的试验研究

李玮¹，屈科^1，2，3，王超¹，郑伟¹，聂文军¹

（1. 长沙理工大学 水利与海洋工程学院，湖南 长沙   410114；2. 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室，湖南 长沙   410114；3. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室，湖南 长沙   410114）

摘要：潜堤作为一种传统的护岸工程结构，在南海岛礁建设中得到了广泛应用。现有研究多集中于连续布置潜堤的情形，其间断布置方式对波浪演变特性的影响尚未深入探讨。此外，传统波浪模型（如斯托克斯波）在准确描述浅水环境波浪变化特征方面存在局限。为此，本研究基于波浪水槽物理模型试验，采用椭圆余弦波，深入探讨了潜堤间断布置方式对岛礁上波浪传播特性的影响，重点分析了潜堤间断布置对水动力特性的作用，并系统地研究了波浪要素及潜堤间距变化对局部波高、波浪增水、反射系数和波浪爬高的影响。研究结果表明，间断布置潜堤能够显著削减波浪高度并促进波能的有效耗散。随着入射波高的增加，间断式潜堤对礁坪上局部波高的削减效果逐渐增强，对波浪增水和波浪爬高的影响也随之增大。随着礁坪水深的增加，潜堤对波浪的影响逐渐减弱，导致波浪增水和反射系数的削减效果降低，但波浪爬高有所上升。当波浪周期发生变化时，间断式潜堤对局部波高、礁坪水深、波浪爬高及反射系数的影响变得更加显著。进一步分析发现，随着潜堤间距的增大，其消浪能力进一步增强，波浪增水和波浪爬高得到更明显的削减，反射系数也相应降低。研究成果为岛礁护岸工程设计提供了创新视角与理论支撑，同时有效降低了工程建设成本。

关键词：物理模型试验；潜堤间断布置；椭圆余弦波；水动力特性；波浪增水；反射系数；波浪爬高

不同强度台风过程对北部湾海底沙波演化影响数值研究

臧志鹏^1，2，白雪纯¹，田瑞¹，张金凤^1，2

（1. 天津大学 国家地震工程科学中心，天津   300350；2. 天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津   300072）

摘要：海底沙波作为一种活动性大尺度海底地貌，其对海洋工程安全构成的潜在威胁不容忽视。本研究通过数值模拟方法，探究了不同强度台风过程中海底沙波的瞬时演变规律及相应的泥沙输运机制。研究采用WRF大气数值模型模拟台风演化过程，并驱动ROMS-SWAN耦合波流模型以获取海床附近流场数据，模拟三维海底沙波的动态演变过程。研究选取了经过南海北部湾海底沙波区域，强度分别为热带风暴、强热带风暴和台风等级的3个典型台风案例进行对比分析，重点考察了不同强度台风过程对海洋水动力环境及沙波形态演化的影响。研究结果表明：随着台风强度等级的提高，海底沙波区域的有效波高与底流流速均显著增大，导致沙波在台风作用下的水平移动量增大，同时沙波波高的垂向衰减作用也明显增强；台风作用能够显著改变海床附近的悬浮泥沙质量浓度，其最大值可达无台风情况下的20倍以上。针对推移质与悬移质输沙机制的分析表明：在台风作用下，悬移质输沙取代推移质输沙成为主导机制，导致海底沙波在整体上呈现衰减趋势。

关键词：海底沙波；动态演化；台风；输沙机制；数值模拟

深中通道沉管浮运航道水动力与回淤特征研究

何杰^1，2，于林湘¹，徐贝贝^1，2，常家洋¹

（1. 南京水利科学研究院 水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京   210029；2. 广东港珠澳大桥材料腐蚀与工程安全国家野外科学观测研究站，广东 珠海   519060）

摘要：伶仃洋水下地形长期以来保持“三滩两槽”的动力地貌格局，深中通道工程的沉管浮运航道斜穿伶仃洋水域，复杂的滩槽格局和水动力环境导致航道沿程回淤空间分布差异明显。基于水文、泥沙与试挖槽回淤原型观测资料，构建伶仃洋全域二维水沙数学模型，对航道沿程水动力和泥沙回淤过程开展数值模拟。研究结果表明：伶仃洋水动力总体呈“西槽落潮优、东槽涨潮强”的分布特征，航道局部横流较大，大潮期最大横流流速达到0.73 m/s。航道回淤同时受相对开挖深度和横流两个因素共同影响，呈现出深槽区段小、浅滩区段大的回淤量分布特征。并以深中通道沉管浮运航道为例，揭示了伶仃洋滩槽格局下航道回淤的主控动力机制与定量响应规律，识别了航道回淤风险关键影响因子，为航道选线设计与高效维护提供了科学支撑。

关键词：伶仃洋；滩槽格局；浮运航道；回淤分析；深中通道

台风条件下饱和砂土中共享桩锚承载变形特性研究

李达¹，孙国栋¹，张梦竹¹，崔建斌²，张友虎²，吴初恒²

（1. 中海石油（中国）有限公司 北京研究中心，北京   100028；2. 东南大学 土木工程学院，江苏 南京 211189）

摘要：高昂的成本是当前漂浮式海上风电发展面临的主要障碍。在大型漂浮式海上风电场中采用共享锚技术可大幅减少锚点数量，降低系泊锚勘察、制造及安装成本，从而有效降低造价。台风是中国东南沿海建设漂浮式海上风电场所面临的主要海洋环境挑战，但台风海洋环境下共享锚的设计理论与方法尚不足。为探究台风条件下共享桩锚基础的承载变形机理，开展了饱和砂土中共享桩锚系列模型试验。试验结果表明：共享桩锚基础与传统独立系泊桩锚基础在变形失稳模式上的相似之处，在于水平位移与竖向位移随循环次数而累积，桩基础被逐渐拔出土体而失效；其明显区别在于台风作用下，共享桩锚的多向加载效应显著提高锚基础位移累积速率，在相同循环荷载水平下，锚基础失效速度加快。

关键词：漂浮式海上风电；共享桩锚；台风；多向加载；承载变形特性

变向水平荷载作用下海上风电裙式吸力基础承载特性模型试验

李智¹，贾小刚²，张程远³，李大勇⁴，彭虹桥³，刘秉文⁵

（1. 中国长江三峡集团有限公司，湖北 武汉   430010；2. 漳浦海峡发电有限公司，福建 漳州   363200；3. 长江三峡集团福建能源投资有限公司，福建 福州   350001；4. 中国石油大学（华东） 储运与建筑工程学院，山东 青岛   266580；5. 福建永福电力设计股份有限公司，福建 福州   350108）

摘要：裙式吸力基础是一种新型海上风电基础形式，服役期长期受变向风、波浪水平荷载作用。目前，针对吸力基础水平承载特性的研究多将风、波浪荷载简化为一个方向固定的水平荷载；但大量海洋观测数据表明，海洋风荷载与波浪荷载方向随气候周期和季节更替产生的温度变化而发生变化，进而影响基础承载特性。本文采用自主研发的海工基础多向复杂模型试验加载系统，开展砂土中定向与变向水平加载模型试验，研究了加载高度以及变向角度对水平极限承载力以及转动点位置的影响。研究发现：定向水平荷载作用下，裙式吸力基础极限承载力随加载高度降低而增大，转动点位置随加载高度降低而下移；变向水平荷载作用下，裙式吸力基础极限承载力随荷载偏转角度的增大而减小，减小幅度最大达30.34%，表明初始加载使基础前侧土体受挤压变得密实，基础后侧土体则塌陷松散。变向水平荷载作用下，传统吸力基础与裙式吸力基础转动点位置相近。

关键词：海上风电；裙式吸力基础；水平荷载；极限承载力；转动点位置

饱和黏土海床展翼板锚调位拉拔过程运动特性及设计优化

王荣^1，2，张文龙³，何俊彪²，郑晓明⁴，岳宏亮³，王乐^1，5，张春会³，田英辉⁶

（1. 天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津   300072；2. 中国港湾工程有限责任公司，北京   100027；3. 河北科技大学 建筑工程学院，河北 石家庄   050018；4. 辽宁工程技术大学 土木工程学院，辽宁 阜新   123000；5. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海   200240；6. 墨尔本大学 基础设施工程系，维多利亚州 墨尔本   3010）

摘要：展翼板锚作为一种新型锚固基础具有承载力高、造价低、安装便捷和定位准确的优点。为理解展翼板锚在饱和黏土海床中调位拉拔（Keying）过程的运动特性，采用耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法建立展翼板锚Keying过程的大变形有限元数值模型，观察展翼板锚Keying过程中的运动轨迹和旋转特征，分析展翼板锚Keying过程的锚板打开机制，研究土体不排水抗剪强度、锚板厚度和偏心系数对展翼板锚运动形态和埋深损失的影响。结果表明：1）展翼板锚Keying过程中，当90°>α>80°时，展翼板锚处于Keying过程第一阶段，锚板打开速度慢，埋深损失大；随后锚板经历快速打开、锚板下潜和埋深损失增长3个阶段。2）在展翼板锚Keying过程的第一阶段，锚板打开与否和旋转速度取决于锚板竖向土阻力引起的打开力矩和水平向土阻力引起的关闭力矩之间的竞争，打开力矩越大，关闭力矩越小，板锚打开速度越快。3）当α<60°时，关闭力矩方向改变，锚板快速打开和旋转。4）随着展翼板锚板厚度增加，板锚埋深损失减小，但减小速率趋缓；随着偏心系数增加，板锚埋深损失先减小后增加。5）在展翼板锚设计中，板锚厚度可取为0.06B~0.08B，展翼板锚偏心系数宜取在0.7~0.9。

关键词：展翼板锚；埋深损失；打开机制；耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法；设计优化

单筒吸力桩基础H-M不排水承载力包络线研究

董小钰¹，张念涛¹，封晓伟²，赵乾²

（1. 海洋石油工程股份有限公司，天津   300461；2. 大连理工大学 海岸与海洋工程全国重点实验室，辽宁 大连   116024）

摘要：单筒吸力桩基础常作为水下基础设施的支撑结构，其岩土分析与设计广泛采用承载力破坏包络线法进行控制载荷工况的快速、高效评估。以往研究中，单筒吸力桩水平-弯矩（H-M）承载力破坏包络线方程大多基于经验拟合方式获得，适用范围有限。椭圆方程通常用于描述单筒吸力桩H-M承载力包络线，其控制参数包括椭圆长半轴长度、长轴转角以及短半轴长度。本文利用有限元分析方法，揭示了单筒吸力桩在H-M复合加载条件下周围土体的破坏机制，并提出典型破坏机制对应的H-M承载力理论分析模型。根据椭圆破坏包络线顶点处各自的H-M荷载组合条件及获得的地基破坏机制，建立了确定椭圆方程长半轴长度、长轴转角以及短半轴长度的理论分析方法。结果表明，单筒吸力桩H-M承载力包络线椭圆方程各控制参数理论计算结果与有限元分析结果吻合良好，最大差异在2.4%以内，且物理意义明确。提出的理论分析方法适用于确定不同埋深比、不同不排水抗剪强度剖面下吸力桩的H-M承载力破坏包络线，可避免大量烦琐的数值模拟与经验拟合，便于工程应用。

关键词：单筒吸力桩；复合荷载；不排水条件；承载力；破坏包络线

单向流作用下沟槽中海底管缆水动力系数数值研究

黄小卫¹，蒋道宇¹，李晓骏¹，唐国强²，乔东生²，徐仲浩²，吕林²

（1. 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局海口分局，海南 海口   570105；2. 大连理工大学 海岸与海洋工程全国重点实验室，辽宁 大连   116024）

摘要：采用开源软件OpenFOAM®研究了单向流条件下沟槽中海底管缆的水动力系数，重点分析了沟槽对海底管缆水动力的折减效应。在数值研究中，考虑了开挖角度θ、开挖深度z_t以及雷诺数Re（1.3×104≤Re≤105）等关键参数对水动力系数折减系数的影响。研究结果表明：对于任意开挖角度和开挖深度的沟槽，随着雷诺数Re的增大，管缆的平均拖曳力系数呈现先增大后减小的趋势，而平均升力系数则呈现逐渐增大的趋势；在3.0×104≤Re≤105范围内，水动力系数折减系数受雷诺数变化的影响较小。基于以上认识，在开挖角度θ=15°、30°和45°条件下，分别建立了海底管缆水动力系数折减系数与开挖深度的经验预报公式，可为沟槽中海底管缆的工程设计提供参考。

关键词：单向流；沟槽；水动力系数；折减系数；数值模拟

天然气水合物储层岩心保压转移及测试系统研制与试验研究

高巧玲^1，2，陈家旺^1，2，南立文^1，2，陆红锋³，许辰璐³，吕鑫⁴，盛庆华⁵

（1. 东海实验室，浙江 舟山   316021；2. 浙江大学 海洋学院，浙江 舟山   316021；3. 广州海洋地质调查局，广东 广州   510075；4. 大连理工大学宁波研究院，浙江 宁波   315032；5. 杭州电子科技大学，浙江 杭州   310018）

摘要：针对海底天然气水合物资源勘探开发对水合物储层分析的需求，研制了压力维持与温度控制系统、岩心长行程转移装置、岩心切割装置、保压钻具对接装置及保压转移测控系统，集成了天然气水合物储层岩心保压转移及测试系统工程样机，并通过海试对其工作性能进行了验证。海试结果表明，天然气水合物储层岩心保压转移及测试系统可在35 MPa的高压下，将长3.0 m的岩心从保压钻具中转移，切割成岩心段存放到样品存储筒中，并在转移过程中完成在线检测，岩心转移过程中可维持转移装置内温度在3.0～4.5 ℃，压力波动不超过3.8%，可对岩心进行定长无损切割，误差在2 mm以内。

关键词：天然气水合物；储层岩心；保压转移；快速切割；在线检测