- 于定勇;房子昂;杨子慧;
为研究不同来流角度下局部粗糙度变化和加糙位置对圆角柱体水动力特性的影响，本文利用Fluent对雷诺数(Reynolds number, Re)N_(Re)=3 900时，直边和圆角加糙情况下不同粗糙度K_S/D、不同来流角度θ的单圆角柱体绕流过程进行了数值模拟，给出并分析了柱体水动力参数、瞬时涡量以及时均流场的变化规律。结果表明，相比于直边加糙，在圆角柱体圆角位置采取加糙措施及改变粗糙度对柱体的水动力特性的影响更大。在圆角柱体圆角位置加糙时，随着K_S/D的增加，柱体所受平均阻力系数(Average resistance coefficient)C_(d-ave)和升力均方根系数(Root mean square coefficient of lift)C_(l-rms)整体呈逐渐减小趋势，斯特鲁哈数(Strouhal number, St)N_(St)整体呈逐渐增大趋势，柱体后方负压值整体呈逐渐降低趋势。随着来流角度θ的增加，圆角加糙柱体的水动力特性同样有明显变化。本文研究结果可为相关工程设计提供参考。
2023年10期 v.53;No.353 20-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1876K] [引用频次：0 ] - 杨永春;董崇政;郭春龙;
针对内孤立波模拟中两层流体模型与实际海洋环境存在差异的问题，本文将物理海洋中内孤立波模拟的数值模式延展至海洋结构物载荷分析数值水槽中，提出了一种在密度连续变化数值水槽中对内孤立波的模拟方法。利用非静压平衡的麻省理工学院通用环流模式(MITgcm),构建密度层化模型及地形模型，在真实海洋环境作用下生成内孤立波，将Fluent软件构建的数值水槽入口置于MITgcm计算域内，提取对应位置处MITgcm计算结果作为数值水槽的密度分布形式和边界条件，使用用户自定义函数(UDF)将内孤立波引入数值水槽中。结果表明：内孤立波在数值水槽传播后与MITgcm在对应位置处的水平流速基本一致，等密度线在密度跃层处偏差小；模拟方法能更好地反映实际海洋环境下内孤立波的特征。
2023年10期 v.53;No.353 30-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1262K] [引用频次：0 ] - 刘桂林;田雨航;宋时春;杨文锦;尹精艺;
为解决传统极值分布的尾部趋于零的速度快而导致的对海洋观测极值数据的尾部拟合不足的问题，本文基于组合模型的思想构建了一系列用于推算海洋环境设计参数的极值拓展模型。该系列模型利用积分变限函数融合了对数据尖峰拟合较好的经典极值分布和对数据厚尾拟合良好的Pareto分布的特征，可以同时拟合数据的“尖峰”和“厚尾”。利用该系列模型对广东汕尾1990—2012年间的增水数据进行分析，通过与传统极值模型的拟合效果进行对比，得到拟合数据的最佳模型为Gumbel-Pareto极值拓展模型。应用最佳拟合模型推算汕尾不同重现期下的增水值，为广东汕尾的海洋工程建设与安全分析提供参考。
2023年10期 v.53;No.353 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 812K] [引用频次：0 ] - 常宗瑜;张博文;张益鹏;王海波;李金宜;倪平虎;
为了解决起重船海上作业受风、浪和流等环境载荷作用导致吊物大幅度摆动问题，本文综合考虑波浪力、系泊力和风载荷等对起重船运动影响，提出基于运动补偿的起重船吊装过程抑摆控制方法。通过建立起重船-吊物系统动力学模型和机械系统动力学自动分析(ADAMS)软件的二次开发，实现对起重船-吊物系统耦合运动的时域模拟，研究不同海况下有无补偿装置的吊物运动响应。计算结果表明：起重船-吊物系统具有复杂运动特性，导致不同海况下吊物呈现多种空间运动轨迹；5级海况下补偿装置可以使吊物摆动幅值降低65%;4级海况下补偿装置可以使吊物摆动幅值降低55%。
2023年10期 v.53;No.353 45-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K] [引用频次：2 ] - 蒋济同;刘瑞庆;周献祥;
本文针对有系泊缆球形潜体在不同流速下的运动响应和流场特性问题，采用模型试验及计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法进行研究。使用双向流固耦合方法对有系泊的球形潜体模型的运动特性进行了数值模拟的研究，通过模型试验结果与数值实验结果的比对，验证了本文使用的数值方法的可靠性。同时，利用软件补充了试验中未观测到的尾涡结构，分析不同流速下球形潜体的尾涡状态。
2023年10期 v.53;No.353 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1404K] [引用频次：0 ] - 李效民;柳润波;顾洪禄;李福恒;郭海燕;
为研究海流作用下钻井立管在下放安装过程中的涡激振动(Vortex-induced vibration, VIV)响应特性，本文基于光纤光栅应变传感器技术，考虑立管下部组件(Lower marine risers package, LMRP)设计制作了多种钻井模型立管，对其下放安装过程中自由悬挂状态下的动力响应进行了水槽实验研究。实验制作了具有移动滑轨的下放装置，测试得到了0.4 m/s的均匀水流下模型立管动态应变响应时程曲线，并基于有限元法求得立管模型的固有频率和振型函数，再利用模态叠加法重构了立管模型位移响应。分析结果表明：立管在横流向(Cross-line, CF)的应变大于顺流向(In-line, IL)的应变，但两个方向的频率相同；自由端顺流向位移随LMRP质量增大而减小，但当质量超过管重时位移变化趋于稳定；自由端最大振幅受底部LMRP质量的影响较小，约为立管最大振幅的十分之一。
2023年10期 v.53;No.353 63-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2301K] [引用频次：0 ] - 刘永辉;裴振;者浩楠;谭俊哲;袁鹏;薛宇;
针对潮流能水轮机发电效率较低的问题，该文将格尼襟翼(Gurney flap, GF)流动控制理论引入潮流能水轮机叶片设计领域来改善水轮机叶片的水动力学性能，并开展GF及其参数对水轮机叶片水动力学特性的影响规律的研究。以NACA4418翼型作为研究对象，分别对基础翼型段和带GF的水轮机叶片翼型段建立三维模型，应用CFD数值模拟方法，研究了不同GF高度、弦向位置以及偏转角度对叶片翼型水动力学性能的影响。结果表明：翼型段上安装格尼襟翼能够有效提高升力系数，合理的GF参数设置可以有效地改善翼型段的水动力学性能，该研究中当GF安装在尾缘处且高度为3%C(C为弦长)、偏转角度为90°时，对翼型段改善效果最佳，其最大升力系数增加60.51%。
2023年10期 v.53;No.353 74-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1375K] [引用频次：2 ] - 寇海磊;李振东;张西鑫;
针对混凝土在服役期间容易出现裂缝的现状，微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术在混凝土修复领域得到了极大的关注，MICP技术可以有效地封堵混凝土裂缝，降低裂缝渗透率，修复混凝土裂缝及表面缺陷。本文以带有裂缝的标准混凝土试块为研究对象，采用COMSOL数值软件，建立了三维生物-化学-渗流模型，完成了注浆浓度、速率和次数对修复效果影响的分析。结果表明：当初始微生物浓度增加到原来的1.7倍时，注浆结束时碳酸钙生成量提高约1.6倍，渗透率下降约1.51倍；胶结液浓度变化对渗透率下降无显著影响；当注浆速率提升为原来的1.5和2.0倍时，碳酸钙的生成量分别提高1.24和1.38倍，渗透率分别下降0.58和0.66倍。在注浆效果影响因素中，注浆次数影响最大，其次是注浆速率，胶结液浓度影响最小。
2023年10期 v.53;No.353 83-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1152K] [引用频次：3 ] - 邵萌;刘盟楚;陈玉静;孙金伟;邵珠晓;伊传秀;王长林;
选址决策是开发利用波浪能资源的重要前提。为实现波浪能电站选址决策，本文基于地理信息系统(Geographic information system, GIS)、多准则决策(Multi-criteria decision making, MCDM)方法和门控循环单元(Gated recurrent unit, GRU)神经网络建立波浪能选址决策方法框架。在决策过程中，为降低主观偏差，提出基于云-层次分析法(Analytic hierarchy process, AHP)和熵值法的组合赋权方法进行权重求解；为更加准确地描述实际情况，应用基于区间数的简单加权法进行方案排序；为提高电站后期实施运行的可预测性和可控性，采用GRU神经网络对最优场址波功率密度进行短期预测。最后，以舟山市波浪能电站选址为例验证了该方法的鲁棒性和可靠性。本文为中国波浪能电站建设提供了重要的理论依据。
2023年10期 v.53;No.353 95-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 885K] [引用频次：3 ] - 宋大雷;刘超;周丽芹;孙伟成;孙洪秀;刘华龙;
为获取海洋亚中尺度过程在水平固定位置垂直剖面的连续时间序列数据，本文采用分段模型预测控制的方法，对亚中尺度观测器的垂向运动进行精确的控制。在建立亚中尺度观测器精确模型的基础上，对模型预测控制(MPC)算法的预测步长、控制步长、约束和成本函数开展设计。针对海流不确定性所导致的模型变化问题，对系统模型、控制算法进行了分段处理。通过对比分析剖面运动的仿真结果和试验数据，验证了模型和算法的有效性。仿真结果表明对于垂向运动的控制，分段式模型预测控制相对于传统的MPC具有调节误差小和稳定时间短的优点，能够减少亚中尺度观测器水平漂移量约7.9%,对亚中尺度过程的数据获取和认知具有现实意义。
2023年10期 v.53;No.353 107-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 778K] [引用频次：0 ] - 周丽芹;郭太远;姜迁里;孙伟成;李栋;宋大雷;孙洪秀;
针对海参智能化采捕中目标检测任务和吸捕任务难以结合的问题，本文提出了一种基于数据驱动和以目标为中心的端到端海参机器人自主吸捕方法，该方法在YOLOv3-tiny的框架基础上将特征提取网络增强以进行目标检测，使用K-means方法对海参数据集边界框尺寸进行重新聚类，在保证实时检测的基础上提高了吸捕视角下海参的检测精度。该方法将摄像机采集到的图像输入至海参采捕机器人，并输出机器人的吸捕控制指令，实现了海参的自主吸捕。
2023年10期 v.53;No.353 115-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K] [引用频次：4 ]