中国首次在南极成功投放并回收潜标系统

<正>中国第26次南极考察队日前在南极第三大湾普里兹湾海域成功回收一套潜标系统,这是中国首次在南极成功投放并回收潜标,潜标记录的观测数据将为研究南极环境提供重要参考。此次回收的潜标系统主要由温度盐度采集器、沉积物捕获器、声学多普勒海流剖面仪和     

波流联合作用下弹性支承梁动力特性分析

为分析铰接塔平台的动力特性,建立了部分水下带有集中质量块的等截面弹性支承梁运动模型。用耦合弹簧刚度矩阵模拟铰接头处桩基础与土层之间的相互作用,考虑波浪和海流对梁的Morison力作用及由集中质量块引起的轴向力作用,建立了弹性支承等截面梁横向强迫振动的运动控制模型。采用Runge-Kutta数值方法分别研究了耦合弹性支承和独立弹性支承条件下梁的动力响应。研究表明,波流联合作用下,弹性支承等截面梁的有阻尼固有频率并未发生变化,系统同样将发生超谐共振;海流对不同弹性支承结构的主共振响应影响是不同的。可为海洋工程中铰接塔平台的动力特性分析提供参考。     

矿井提升系统动态仿真及与井塔结构的耦合振动分析

基于动力学仿真软件ADAMS和有限元软件ANSYS,建立了井塔结构与提升系统的动力耦合模型。对煤矿提升系统的一个运行周期(加速、匀速、减速)进行了动态仿真,分析了提升设备的运行对井塔结构动力响应的影响。在加速阶段,井塔结构的振动响应有增大的趋势,匀速阶段响应逐渐趋于稳定,减速阶段振动响应逐渐衰减。总体上振动幅值不大,且较为均匀。软件仿真和现场测试的结果进行对比发现,其速度时程图变化是一致的。在得到一些测试数据验证的基础上,提供的耦合振动分析方法对于评价提升系统和井塔结构的振动水平有一定的参考价值。     

水泥改良泥质板岩土路基模型动力响应试验

为研究水泥改良的泥质板岩土路基的动力响应特性,结合工程实际在实验室内设计和建立足尺的水泥改良泥质板岩土路基模型和相应的路基动力加载系统,并且在路基内埋设动土压力盒、动应变计和振动速度传感器等测试元器件和布置竖向(沿深度方向)、横向测线。通过对路基模型进行循环动力加载与测试,获取路基横断面上的动力响应变化规律。研究结果表明:路基动应力、动应变和振动速度等动力响应量沿路基竖向和横向的衰减变化规律均相似;在动力加载作用点正下方的竖向测线上,动应力和动应变出现最大值,它们的竖向衰减系数也最大;随着与动力加载作用点横向距离增加,竖向测线上的动力响应强度逐渐降低,竖向衰减系数逐渐减小;动应力和动应变的横向衰减系数随深度增加而减小;加载频率对路基动力响应有较大影响;加载频率越大,路基动力响应越大;加载频率越大,路基动力响应衰减越快。     

龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥耦合振动及行车安全性

为研究龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥系统动力响应及行车安全性,首先以Kou-wen三维模型模拟龙卷风速度场,基于准定常理论确定了移动龙卷风作用下车辆和桥梁风荷载时程. 然后,分别采用多体系统动力学和有限元理论建立列车和轨道-桥梁子系统动力方程,基于轮轨空间非线性接触建立风-车-轨-桥系统动力方程,并采用分离迭代法求解系统动力响应. 数值算例中,以某公路铁路两用斜拉桥为研究对象,通过风洞试验和CFD数值模拟确定车辆和桥梁气动力系数,分析了龙卷风移动路径、强度等级和行车速度对车-桥系统动力响应及列车行车安全性的影响. 结果表明：桥梁竖向振动响应比横向显著,且龙卷风竖向风速对桥梁竖向位移起控制作用 . 当车辆经过风荷载最大位置时,车辆的横向和竖向振动响应均达到最大值,且车辆动力响应受龙卷风荷载和桥梁动力响应共同影响. EF1级和EF1.3级龙卷风作用下,列车安全通过的车速阈值分别为180 km/h和114 km/h.     

海洋电磁测量单点系泊潜标系统平衡姿态分析

针对海洋电磁测量单点系泊潜标系统，以预定海域的实际海洋水文资料为背景，采用集中质量法建立了潜标系统模型，并对潜标系统的平衡姿态及缆索的拉力分布进行了仿真分析。结果表明：潜标测量系统各测量节点间保持了良好的线性相关性，线性相关系数保持在0.995以上；配重缓冲缆结构能够实现良好的防浪缓冲效果。现场海试数据分析表明，浮标静浮力为600 N,缓冲缆长为150 m,按40 m长1 N/m的方式配重的潜标系统，在表层海流速度为0.5 m/s的情况下，可以形成缓冲深度达21 m的U形缓冲带，与仿真分析的结果基本吻合。     

考虑刚柔耦合的振动筛动力学研究

振动系统动力特性研究是研发新型振动筛的关键环节。考虑电机特性和系统构件刚柔耦合性质,是预测振动筛动力特性和结构强度的一种新方法。首先,利用Lagrange-Maxwell方程模拟了交流电机转子转动特性;其次,运用有限元法将振动筛的主要构件柔性化,并对其固有频率和振型作了计算,建立系统的次要部件的刚性结构实现系统的刚柔耦合;最后,运用动态测试仪器测试了样机的加速度响应,与仿真模拟结果作对比研究。结果表明,振动筛在激振力作用下,结构的弹性振动会影响系统的动态特性;刚柔耦合法考虑了材料固有的弹性属性更能准确地预测振动筛的动态特性,该研究方法能应用于其他旋转和精密机械的动力学特性研究。     

隔水管非线性振动的线性化分析

本文在规则波浪与海流联合作用下对海洋钻井隔水管进行了动力分析,对非线性拖曳力采用改进的线性化方法,推导了有限元线性振动方程。求解这些方程几乎象静力方程一样,只需要少数几次迭代就可求得响应最大值。同时给出一些规则波浪与海流联合作用下的算例,并对由本文方法和由非线性时间域动力分析方法分别求得的两种结果进行了比较。比较表明,两种计算结果吻合。本文的线性化方法及把动力方程变换为静力方程的方法,能节约计算机时。隔水管是海洋工程中较典型的构件,该分析方法便于实际应用。     

弹性缆对缓解电气承力缆型潜标环境响应的作用

针对电气承力缆型潜标（EMC-SSM）在极端海况下动态响应过大问题，建立了环境响应数学模型。通过某型电气承力缆型潜标在百年一遇海况下的拉力响应计算，研究了弹性缆在缓解电气承力缆型潜标环境响应方面的有效性及不同配置对缓解效果的影响规律。结果表明：长度适合时弹性缆对电气承力缆型潜标的动态响应具有显著的抑制作用，但不合适的长度将加剧其动态响应。最后，给出了弹性缆的设置原则和最短有效长度的确定方法。     

交通振动对邻近古建筑的动力影响测试分析

对北京地铁2号线和在建直径线邻近古建筑(明城墙遗址和京奉铁路正阳门老车站旧址)现场测试,评估其在既有地铁交通和路面交通作用下的振动响应,并研究古建筑结构振动响应的传播规律.测试结果表明:1)时域内,古建筑结构在地铁运营下的振动响应是路面交通的10倍左右;交通振动引起古建筑结构的动力响应随水平距离和竖直距离呈规律改变,且古建筑结构以水平方向动力响应为主;2)频域内,地铁交通引起古建筑响应的主要频段是40~90 Hz,路面交通引起古建筑响应的主要频段是10~20 Hz,且路面交通引起的古建筑振动速度在一定范围内出现放大现象.     

大型海洋资料浮标波浪能供电装置数值模拟研究

本文以10 m大型海洋资料浮标为研究对象,分析了可适应其结构特点的波浪能供电机构。通过数值模拟计算了10 m浮标体的垂荡波浪力以及横摇角度,同时计算了波浪能转换为电能的输出功率,输出功率满足海洋资料浮标蓄电池的充电电压。最后提出了适用于此类海洋资料浮标的结构设计方案以及系统集成方案。该研究为今后海洋资料浮标波浪能供电装置的研发提供了思路。     

海洋资料浮标波能供电装置数值模拟研究

海洋资料浮标的电源补给问题是亟待解决的关键技术之一。本文以浮标现有技术参数为基础,通过数值模拟研究以浮标标体作为能量吸收系统,传统齿轮齿条形式作为能量输出系统,永磁发电机配合滤波整流稳压模块作为电力输出系统的海洋资料浮标波浪能供电装置的可行性。计算结果表明,不考虑各阻尼,浮标体在波浪作用下可满足高转速、低扭矩的500 W三相交流永磁同步发电机的装机容量,同时理论计算发电机的输出电压可达到海洋资料浮标蓄电池14 V的充电要求。     

我国海洋资料浮标技术的发展与应用

海洋资料浮标是离岸原位获取水文、气象等环境参数的重要技术手段,在海洋环境实况监测、预警预报、防灾减灾、资源开发、海上交通等方面具有重要作用。本文概述了海洋资料浮标的作用、组成、分类、主要理论及技术体系,总结了近年来国内海洋资料浮标的发展历程和技术突破,介绍了我国目前海洋浮标监测网的构成、应用情况,并与国际先进国家的浮标进行了比较。最后,展望了海洋资料浮标及监测网技术未来的发展趋势。     

山东沿海海洋环境监测及灾害预警系统设计与框架研究

为了更好地利用海洋资源,减少自然灾害损失,必须对海洋环境进行监测和预报预警。本文探讨了在山东沿海建立海洋灾害监测预警系统的必要性,在完成系统总体结构设计基础上,重点阐述了海洋环境立体监测网的设计,包括锚泊浮标网、岸基海洋环境观测网、船载动态监测、航空遥感监测,研究了数据处理中心的组成和功能。系统建成后将实现业务化运行,为山东沿海经济发展提供服务保障。     

海洋资料浮标锚泊系统的系泊力计算

为了准确预报海洋资料浮标的受力及运动情况,建立了浮标锚泊系统的运动方程,提出了在海洋环境中作用在浮标及锚系上的各种外载荷的计算方法,得到了浮标的运动方程以及锚系的受力表达式。在计算锚泊系统的外载荷时,考虑了作用在锚系上的海流载荷以及由波浪载荷引起的波频运动对锚系的影响。通过算例在时域内对浮标锚泊系统的运动和张力进行了数值模拟计算,结果表明,该方法满足海洋工程中对浮标系统运动和受力分析的精度要求。     

海洋漂流浮标追踪的可视化

利用欧拉修正法和局部拟合的双线性插值,对在海洋调查和探测技术中运用广泛的海洋漂流浮标的流动进行了追踪,并实现了浮标追踪的动态显示.     

悬链线状的海洋浮标锚泊系统

本文根据海洋流体力学原理对海洋浮标的悬链线状锚泊系统进行了分析、论述和计算公式推导,并以HFB—IB型海洋浮标站为例,给出了设计计算这种锚泊系统的方法。     

频域内海洋资料浮标水动力特性的仿真研究

为研究海洋资料浮标的水动力特性,建立了频域内的运动微分方程,并基于势流理论,仿真了浮标模型在波浪中的运动,与模型水池试验结果进行比较,发现在共振区域内仿真结果的误差较大。为提高仿真精度,利用模型的横摇衰减试验,获得了浮标模型的阻尼系数,并对仿真模型的阻尼矩阵进行修正。修正后的仿真结果与试验结果对比,仿真精度大为提高,平均误差不超过3%,满足工程应用的要求。     

于浮标设备的UWSN汇聚点通信设计

基于浮标设备的水下无线传感器网络（UWSN）是海洋环境立体监控系统的重要组成部分。文章详细阐述了基于GPRS移动技术的近海、近岸UWSN汇聚点的通信设计实现,基于SIM300模块的GPRS接口实现了浮标设备采集到的数据信息与数据中心的可靠连接。