冰激柔性直立桩结构振动的模型试验

冰激直立结构振动问题已在世界范围内得到了广泛的研究，但目前的研究成果与实际工程的应用要求还相去甚远．为探索冰激振动进程的控制机理，进行了低冰速、中冰速和高冰速下的动冰力模型试验．试验发现，冰激直立桩结构稳态振动过程中的控制机理是冰与结构的相互作用，而冰以间歇性延一脆压碎模式发生破坏是相互作用进程中的重要特征．基于这一现象，提出了一个直接反映冰与结构相互作用水平的参数——相互作用系数．结果表明，当该系数处于20-45时，结构在冰力作用下会发生剧烈的响应．     

冰激柔性直立四桩柱结构振动的模型试验

为了探索冰激柔性四桩柱结构振动进程的控制机理,进行了低冰速、中冰速和高冰速下的室内动冰力模型试验．试验研究发现,冰激直立四桩柱结构稳态振动过程中的控制机理是冰与结构的相互作用．在前期关于单桩柱结构的研究中,提出了一个直接反映冰与结构相互作用水平的参数,即相互作用系数,该系数对四桩柱结构的动力效应同样具有明显的控制作用,当相互作用系数在20～45内时,四桩柱结构同样会在冰排的作用下产生剧烈的振动     

冰激振动下六腿导管架平台的动力响应

为了研究冰力对平台的破坏效应,建立平台的动冰力模型是必要的.简要分析挤压、弯曲和屈曲冰力对平台的破坏效应,确定冰力破坏的主要形式;基于海域现场观测数据,运用公式推导平台受静冰力、海风、海流等环境载荷的作用;采用ANSYS软件对平台建模,根据模型计算六腿导管架平台受冰力遮蔽效应的影响,对平台进行模拟实验.通过模拟,得到了平台在冰激振动下结构的运动情况,为冰与结构相互振动理论提供了理论依据.     

寒区海上风电基础锥体动冰荷载

为了明确有冰海域加锥风电基础结构的动冰荷载模型,通过寒区风电基础锥体结构现场观测得到的海冰破碎特征数据,研究了随机动冰荷载模型在风电基础结构上的适用性;基于现场观测数据发现冰力周期和冰力幅值均服从正态分布。通过对海上风电结构及油气平台等不同尺寸锥体上测量数据的分析,建立了平均冰力周期和冰厚、冰速参数之间的关系式,对比实测周期,两者基本吻合。同时确立了平均冰力幅值与极值静冰力之间的关系,建立了锥体随机动冰荷载模型。结合此风电基础现场实测的海冰数据,模拟动冰荷载并施加到有限元模型中,对比数值分析结果与实测的结构响应加速度,结果表明两者在时域和频域上均吻合较好。可见构建的随机动冰荷载模型能够用于分析加锥风电结构抗冰性能。     

基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型,提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法,并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析,并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命,分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明,较高冰速下平台动力响应较小;自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致,这进一步验证了新计算方法的可靠性,为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型，提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法，并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析，并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命，分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明，较高冰速下平台动力响应较小；自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致，这进一步验证了新计算方法的可靠性，为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

抗冰导管架平台结构动力安全评估

基于现场冰激振动监测资料，论述了抗冰导管架平台进行动力失效评估的必要性，分析了在动冰荷载作用下抗冰导管架平台的动力失效模式，指出动力失效模式主要包括振动失效模式和疲劳失效模式，并介绍了基于现场实测冰力数据建立的直立结构冰力谱的计算方法．作为应用实例，利用ANSYS软件建立了Jz9—3GCP平台的有限元模型，分析了其结构特性，并对其进行动力结构安全评估． 此方法对于抗冰平台的设计和安全评估具有一定的借鉴意义．     

窄锥结构冰力分析

为了满足窄锥结构动冰力函数构造的需要,提出了一个新的锥体结构冰力计算公式,公式由体现锥角效应、接触宽度效应和冰断裂长度效应三参数表达,它能够合理地反映冰力幅值与作用周期的相关关系。算例结果与几个有影响力的经验公式和理论公式的比较显示,新公式能更好地模拟结构的实际冰力。     

冰力振子模型及其数值解

用自激振动理论说明由冰引起的结构振动现象已得到越来越多的现场测试和模型实验的印证。冰力振子模型是在自激振动理论基础上提出的一种建议的计算模型,目的在于更合理地描述冰与结构之间的动力相互作用。本文叙述冰力振子模型的建立原则及其特性,并给出一单自由度系统的数值解。由本文的论述以及计算结果同现有模型实验结果的对比表明,冰力振子模型从冰与结构两者各自的动力特性出发,可以正确预测“频率锁定”的全过程,它同现有的其他模型相比,更接近于这种振动现象的物理本质。     

海冰引起结构振动的理论及计算分析

引用多腿结构冰力研究的最新成果，建立了Ｍａａｔｔａｎｅｎ模型在多腿结构中应用的冰激振动分析方法，并编制了相应的冰激振动专用分析软件系统．运用该系统对一工程实例作了分析，结果与实测基本一致。     

基于海洋石油平台的海冰监测系统

【目的】有效监测渤海辽东湾海冰状况,指导破冰船破冰,保障冬季冰期海洋石油平台的安全生产。【方法】在辽东湾石油平台上构建海冰测量系统,利用视频测冰技术、视频冰速测量技术及气象观测多种手段,在2011—2015年度连续4年冬季冰期观测平台周边海冰形貌、范围、运动轨迹,并对监测数据进行分析,给出24h海冰预报。【结果】基于海洋石油平台的海冰监测系统对海冰冰量、冰厚、冰速、冰类型监测数据准确,通过数据分析可以对海冰实施年、月、周、24h预报,短期预报与实际情况基本相符合,其中24h预报准确率在95%以上。【结论】基于海洋石油平台的海冰监测系统是一套运行可靠的监测系统,能准确地观测海冰的运行趋势,为冬季渤海辽东湾的抗冰活动提供指导。     

渤海海冰作用特征参数确定方法

将海冰的生成，运移及其与结构相互作用的过程中存在的不确定性作为随机事件或随机过程研究，提出旨在建立设计条件的海冰作用多参数概率分析法，对海冰作用静，动力特征参数的规定与选择问题了探讨，对今后的研究方向提出了建议。     

中国古代藏冰用冰礼俗述论

中国古代藏冰用冰开始于何时,目前尚难断言.然据有关史籍记载,至少可以上溯到西周时期.自西周以降,历代封建王朝均设有专职"掌冰"的官员或机构来管理藏冰之事.古代藏冰条件简陋,方法简单,藏存冰块和开启冰窖均有一定的时间,而且有一些相沿成习的仪式.古人用冰范围甚广,冰在现代社会的主要用途,中国古代无不毕具.     

新型板式蓄冰设备蓄冰融冰规律研究

以一新型板式蓄冰设备为研究对象,建立其有限元数值模型,利用现有的实验数据对模型进行了验证．利用模型模拟分析了相变融冰与蓄冰规律,结果表明融冰与蓄冰过程都是在一定的温度范围内完成的,且靠近板内壁面处水或冰的温度比其余各点变化更快．在此基础上提出了间歇蓄冰方式,并与连续蓄冰方式进行了对比分析．研究发现,采用间歇蓄冰方式可减少冷水机组和泵的实际运行时间,降低纯蓄冰过程的能耗．     

Ice radar investigation at Dome A, East Antarctica: Ice thickness and subglacial topography

Dome A, located in the central East Antarctic ice sheet (EAIS), is the highest summit of the Antarctic ice sheet. From ice-sheet evolution modeling results, Dome A is likely to preserve over one million years of the Earth’s paleo-climatic and -environmental records, and considered an ideal deep ice core drilling site. Ice thickness and subglacial topography are critical factors for ice-sheet models to determine the timescale and location of a deep ice core. During the 21st and 24th Chinese National Antarctic Research Expedition (CHINARE 21, 2004/05; CHINARE 24, 2007/08), ground-based ice radar systems were used to a three-dimensional investigation in the central 30 km×30 km region at Dome A. The successfully obtained high resolution and accuracy data of ice thickness and subglacial topography were then interpolated into the ice thickness distribution and subglacial topography digital elevation model (DEM) with a regular grid resolution of 140.5 m×140.5 m. The results of the ice radar investigation indicate that the average ice thickness in the Dome A central 30 km×30 km region is 2233 m, with a minimal ice thickness of 1618 m and a maximal ice thickness of 3139 m at Kunlun Station. The subglacial topography is relatively sharp, with an elevation range of 949–2445 m. The typical, clear mountain glaciation morphology is likely to reflect the early evolution of the Antarctic ice sheet. Based on the ice thickness distribution and subglacial topography characteristics, the location of Kunlun Station was suggested to carry out the first high-resolution, long time-scale deep ice core drilling. However, the internal structure and basal environments at Kunlun Station still need further research to determine.     

电阻率冰厚监测装置在南极海冰考察中的应用

电阻率冰厚监测装置是中国第21次南极考察中海冰厚度监测的技术设备之一。结合南极极端环境,对基于冰、水不同电传导性质的电阻率冰厚监测装置首次在南极海冰考察中所取得的数据进行了分析,总结出极地海冰不稳定的现场环境和低温是影响该装置测量精度的主要因素,并依据分析结果对该装置提出了改进措施。     

冰核细菌的分离和鉴定

于不同季节采集样品１８１种．分离获得３７５株细菌并采用经Ｌｉｎｄｏｗ修改的方法进行冰核活性测定，结果有２０株活性较高．并对其活性最高的２５６号菌株进行分类鉴定，归类为欧文氏菌的草生群     

蓄冰冷机容量的确定

针对在设计蓄冰工程时普遍存在优化蓄冷比来确定蓄冰主机容量的做法和确定蓄冰工况的问题，提出蓄冰冷机的蓄冰运行工况应根据制冷机组的类型和拟采用的蓄冰方式来确定，通过分析计算给出了蓄冰主机在全蓄冷模式、部分蓄冷冷机优先模式、部分蓄冷释冷优先等3种控制模式下确定冷机容量的计算式，并得出了在不同的控制模式下冷机的容量不受蓄冷比影响的重要结论，说明了蓄冰工况和冷机容量的正确选定对合理地设计蓄冰系统有非常重要的作用，并用工程实例做了详细的分析说明。     

基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网覆冰自动检测

提出了一种基于空气与冰的电阻特性差异实现电力输电网线路与塔架覆冰厚度自动检测的新型覆冰厚度传感器及其检测方法.空气与冰的电阻值具有明显的数值差异,将被检测物体表面空间划分为空气、冰两种具有不同物理特征的区域并将其切割为多层空间,对各分层的电阻值进行检测,并根据其数值差异来综合测定电力输电线路与塔架表面覆冰厚度,从而实现在恶劣的野外工作环境下对电力输电网覆冰厚度变化进行自动连续监测的目的.     

大尺度圆锥结构的冰堆积计算

大尺度圆锥结构的冰力计算不同于小尺度圆锥结构，必须考虑冰堆积的影响，Ｍａａｔｔａａｎｅｎ根据在波兹亚湾Ｋｅｍｉ－Ｉ灯塔试验圆锥上所取的经验建立了大尺度圆锥结构冰力分析有限元模型，但对堆积尺度未给出明确表达，本文分析推导了该模型的这一细节。最后，应用该模型对ＪＸ９－３锥体平台做了堆积分析，分析结果得到设计部门的认可。