悬浮隧道锚索—阻尼器系统涡激振动研究

为研究水下悬浮隧道锚索-阻尼器系统在参数激励和涡街作用下的振动特性,建立了锚索-阻尼器系统参数振动和涡激振动数学方程,采用伽辽金法对方程进行化简,并用龙格-库塔法对方程进行数值求解。计算结果表明,设置黏弹性阻尼器对锚索的涡激振动和参数振动都有较好的减振效果;为防止锚索发生参数振动,设计悬浮隧道时应避免隧道的一阶固有频率在锚索一阶固有频率的2倍附近。     

波流作用下悬浮隧道的动态响应分析

悬浮隧道直接处于波流作用的自然环境中,结构的动态响应是关注的焦点。本文将悬浮隧道和支撑结构简化为空间梁系有限单元模型,采用梁元的CR描述法,在考虑波流与结构相互作用的条件下,概述了波流作用下悬浮隧道系统的动态响应计算方法。计算分析了波浪入射角、表面流速、隧道断面形式和支撑形式对悬浮隧道动态响应的影响。     

基于Lyapunov指数的悬浮隧道锚索振动稳定分析

为分析水下悬浮隧道锚索在均匀流作用下振动的稳定性问题,建立了锚索的振动方程并用伽辽金法对其进行了简化。采用Lyapunov指数法判断了锚索涡激振动的稳定性,同时分析了锚索阻尼比、初张力、均匀流速和涡激频率对锚索振动稳定性的影响。研究结果表明,随着均匀流速的增加,锚索逐渐从稳定状态转变到不稳定状态;锚索振动系统的初张力、阻尼比越大,锚索就越容易趋于稳定状态;当涡激频率与锚索一阶固有频率接近时,会发生涡激共振现象,锚索最容易失稳。      

锚索倾角对不同截面悬浮隧道运动响应影响研究

张力腿式悬浮隧道通过张紧的锚索连接使其淹没于深海中,锚索倾角对波浪作用下的悬浮隧道的运动特性有重要影响。该文基于势流理论,将锚索系统进行简化,由水平和垂直方向的线性弹簧代替,建立二维时域模型,计算波浪与张力腿式悬浮隧道的相互作用问题。采用高阶边界元方法对物体表面以及自由水面进行离散,通过相应的边界条件建立积分方程求解物体表面速度势。应用Newmark-β法求解悬浮隧道管体的运动方程,分析悬浮隧道在不同入射波浪条件下的运动特性,针对圆、椭圆、耳形和双圆四种截面形状结构在不同锚索倾角下随入射波波频变化的运动响应进行分析比较。结果表明锚索倾角对结构的运动影响较大,结合四种截面在不同锚索倾角下的水平和垂直方向运动可知50.63°-56.25°范围内结构在波浪作用下会比较稳定。水平方向椭圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓且位移值较小。垂直方向圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓,其余三种截面变化趋势相似但位移值在共振处差异显著,双圆结构共振峰值最大,椭圆与耳形相近。该研究可为悬浮隧道设计后续的其他计算模型和结构整体的运动分析提供数据参考。     

采用新的结构—尾流反作用力耦合模型分析圆柱结构涡激共振

该文建立了一个新的结构-与尾流振子流固耦合模型.采用具有非线性阻尼的振子来模化、van der pol方程来描述流场近尾迹动力学.以结构与流体的受力互为反作用力的关系,建立了新的流固耦合模型.使用该文的模型对二维结构涡激振动问题进行研究,能很好地预计结构涡激共振的特性.计算结果表明,结构共振的最大振幅随着结构的数和质量阻尼参数的增大而减小,与实验结果规律一致、数值吻合.根据该文的模型计算结果给出了预测共振振幅值的拟合公式,并给出了共振情况下升力、相位等的变化规律.     

不同风况和防振锤布置对圆管涡激力影响研究

长时间大幅涡激振动可能会使导管架平台发生疲劳破坏,为了研究不同风速、风向及不同布置间距下,防振锤对升力系数、阻力系数和尾流特性的影响,该文运用雷诺平均法(RANS)进行了数值模拟。结果表明：在发生涡激振动的风速区间内,安装防振锤可以减小升力系数55%以上;不同风速下,防振锤对升力系数的影响最多差10%,当风向角为45°时,防振锤可以减小圆管的升力系数约87%;此外,在相同的风速和风向条件下,防振锤间隔45°均匀布置时,对升力系数的影响最大;安装防振锤后,圆管背风侧负压区范围增大,且对升力影响越大负压区范围越大,尾涡尺寸减小,尾涡中心压力减小。     

水中悬浮隧道合理支撑间距分析

当悬浮隧道穿越水道较宽时,需要在两岸之间设置支撑系统.支撑系统设置是否合理直接关系到悬浮隧道的稳定性和修建成本.为得出合理的支撑间距,本文从悬浮隧道稳定性角度出发,将两支撑之间悬浮隧道管段简化成简支梁,采用线性化流体-结构相互作用力,在涡激作用下考虑振动时结构的非线性建立控制方程.采用Melnikov方法进行稳定性分析,以系统出现混沌为系统稳定控制条件,在假定其它条件不变的情况下得到以悬浮隧道支撑间距为控制变量的稳定性判据.     

圆柱结构顺流向第一不稳定区内涡激振动的研究

在实际工程中圆柱结构顺流向的涡激振动比较常见,其对结构的疲劳破坏影响也十分显著。该文分析了弹性支承圆柱在顺流向第一不稳定区内的涡激振动,运用Van der Pol方程描述对称旋涡脱落的尾迹特性,采用尾流振子模型计算结构响应,并研究了质量-阻尼参数和质量率对顺流向涡激振动的影响机理。数值计算结果表明,在第一不稳定区内,弹性支承圆柱顺流向涡激振动存在临界质量率。     

Wind-wave induced dynamic response analysis for motions and mooring loads of a spar-type offshore floating wind turbine

Due to the energy crisis and the environmental issues like pollution and global warming, the exploration for renewable and clean energies becomes crucial. The offshore floating wind turbines（OFWTs） draw a great deal of attention recently as a means to exploit the steadier and stronger wind resources available in deep water seas. This paper studies the hydrodynamic characteristics of a spar-type wind turbine known as the OC3-Hywind concept and the dynamic responses of the turbine. Response characteristics of motions and mooring loads of the system under different sea states are evaluated and the effects of the loads induced by the wind and the wave on the system are discussed. The calculations are carried out with the numerical simulation code FAST in the time domain and the frequency analysis is made by using the FFT method. The results and the conclusions from this paper might help better understand the behavior characteristics of the floating wind turbine system under actual ocean environments and provide valuable data in design and engineering practice.     

三种漂浮式风力机柔性部件的动力学响应对比

柔性部件作为漂浮式风力机的重要组成部分,对其整机安全性有极大影响。为研究漂浮式风力机柔性部件在风浪流联合作用下的动态响应,本文基于模态截断法与多体动力学相结合的计算方法,采用水动-气动-弹性-伺服全耦合软件FAST软件,选取3种具有代表性的漂浮式风力机作为研究对象,研究其动态响应并对比分析。结果表明:在风浪流作用下,3种漂浮式风力机叶尖挥舞位移都较大,叶尖摆振位移较小;Spar和Barge的塔尖摆振位移变化相近,TLP的塔尖摆振位移变化较大;3种漂浮式风力机的叶根载荷均值大小相近,但Barge的叶根挥舞弯矩变化较大;Spar和TLP的发电机功率较为稳定,维持在5MW左右,Barge的发电机功率略小,且波动略大。     

极限海况下三种漂浮式风力机平台的动态响应对比

平台结构的稳定性是漂浮式海上风力机安全运行的基础保障。为对比几种漂浮式风力机平台结构的稳定性,分别建立基于张力腿式、桅杆式、驳船浮式平台的漂浮式风力机模型,采用有限元方法并结合多体动力学方法,研究了3种平台结构在风、浪、流载荷作用下的时域和频域动态响应,得到了各波浪力随波浪频率的变化趋势及其对比情况。结果表明:运动幅值和平台所受波浪力均在低频波浪作用下出现较大响应;极限海况下,驳船式平台动态响应较之Spar和张力腿更为剧烈。     

电缆隧道灭火系统设计探讨

以姚电#2机改造工程为例,分析了电缆隧道的火灾特性,对现有灭火技术进行了比选,确定局部应用超细干粉灭火系统为设计选用方案。采用局部防护体积法对超细干粉灭火装置设计用量进行计算,设计浓度为0.175kg/m3,相邻灭火装置间距3m。灭火系统和火灾报警系统联动,具有自动、手动及系统联动三种启动控制方式。     

Vortex-induced vibration response of a circular cylinder surrounded with small rods

In this paper,cross-flow vortex-induced vibration(ⅥⅤ)responses of a circular cylinder surrounded with different control rods have been investigated in a wind tu...     

带有竖井的输水隧道地震响应分析

由于受应力集中及外形发生变化的影响,对于带有竖井的输水隧道,其在地震荷载作用下的应力、变形特性与一般输水隧道存在明显不同。采用基于势的流-固耦合运动方程建立了带有竖井的输水隧道有限元模型,考察其对于地震输入的响应。计算结果表明,由于应力集中,在竖井与隧道接头段,主应力最大;对于隧道段与竖井段,其主应力基本相同,但比不带竖井的隧道主应力要大;地震激励方向的位移最大值发生在隧道段。