非黏结柔性管新型仿生骨架层抗冲蚀性能分析

王华昆^1，2，邓 凌^1，2，张 尧^1，2

（1. 福建省滨海土木工程数字仿真重点实验室 （厦门大学），福建 厦门 361005；2. 厦门大学 建筑与土木工程学院，福建 厦门 361005）

摘 要：为提高柔性管骨架层的抗冲蚀性能，提出了3种新型仿生骨架层结构。采用数值模拟方法研究了具有仿生表面的非黏结柔性管新型骨架层的抗冲蚀性能，并将其与原始骨架层结构进行对比。分析了骨架层形状、流速、颗粒质量流率和粒径等因素对抗冲蚀性能的影响。结果表明：单边V形沟槽骨架层在高流速条件下表现出最优异的抗冲蚀性能，其最大冲蚀速率较原始结构降低37%，沟槽几何形状对撞击角度的影响是导致抗冲蚀性能差异的主要原因，仿生骨架层能够从几何和改变流场两方面有效改变颗粒撞击角度，从而显著降低冲蚀率；在低流速时V形结构更具优势，而单边V形在大粒径条件下同样展示出良好的抗冲蚀效果。研究还发现：冲蚀热点主要分布在骨架层沟槽前缘区域，其损伤程度与局部流动特性和骨架层几何形状密切相关。研究为柔性管道骨架层的优化设计提供了重要理论依据，可有效提高柔性管耐久性。

关键词：冲蚀；非黏结柔性管道；骨架层；抗冲蚀性能；仿生表面

基于Bow-Tie-LOPA的海洋动态柔性立管风险评估研究

许文兵¹，郎一鸣¹，胡春红²，廖仲毅¹，宋小海¹，李惠婷³，周清基³

（1. 中海石油 （中国） 有限公司上海分公司，上海 200335；2. 海洋石油工程股份有限公司，天津300461；3. 天津大学 海洋科学与技术学院，天津 300072）

摘 要：海洋动态柔性立管在实际运行中受多种因素影响，面临较高的风险和不确定性。针对动态柔性立管运行过程中的复杂风险特性，本文构建了一种基于蝴蝶结-保护层分析（Bow-Tie-Layer of protection analysis，简称 BT-LOPA）的风险评估模型。首先将故障树转化为Bow-Tie结构，识别事故诱因与传播路径；引入左右模糊排序数处理专家评估中的不确定性，结合风险矩阵筛选关键风险事件；在此基础上，基于LOPA方法，定量分析防护层的有效性，识别超出容许阈值的关键风险事件。在5个典型风险事件案例中，BT-LOPA通过多层级建模使多数事件的后果频率在原始基础上降低了1～2个数量级，其中外包覆层破损和腐蚀疲劳的频率降幅超过3个数量级。评估结果显示，除裂纹扩展事件外，其余事件均在防护层作用下控制在可接受风险水平，验证了BT-LOPA在多路径风险识别和防护措施配置风险量化方面的适用性与控制能力，为柔性立管系统的工程安全评估与优化设计提供了有力支持。

关键词：风险评估；Bow-Tie方法；LOPA方法；海洋动态柔性立管；模糊理论

基于小样本和RVFL增强的海洋管道损伤检测方法研究

武文华^1，2，3，魏立成¹，孙 贺¹

（1. 大连理工大学 力学与航空航天学院，辽宁 大连 116024；2. 大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室，辽宁 大连 116024；3. 大连理工大学 宁波研究院，浙江 宁波 315000）

摘 要：海洋油气管道损伤的精准检测对保障平台安全运营至关重要，但传统检测方法在复杂海洋环境下存在效率低、成本高的问题，而基于深度学习的方法又受限于海底管道损伤样本数据集不足，影响了识别精度。为此，提出一种基于 RVFL-FRCNN 的海洋管道裂纹智能检测模型，通过融合随机向量功能链接网络（random vector functional link，简称 RVFL）与 Faster RCNN，提升了小样本条件下的损伤裂纹识别性能。该模型采用 ResNet50 作为主干网络提取多尺度特征，利用区域建议网络（region proposal network，简称RPN）生成候选裂纹区域，并通过RVFL分类器替代传统全连接层，结合伪逆学习优化权重计算，增强模型的非线性表征能力和泛化性。为验证模型性能，研究构建了缩比试验数据集，模拟水下浑浊环境，包含80张管道裂纹图像。试验结果表明，RVFL-FR-CNN在测试集上达到99. 09%的平均精度均值（mAP），召回率与F1分数分别为96. 00%和0. 956，显著优于CSPDarknet53和RetinaNet两个对比模型。

关键词：海洋管道；损伤检测；RVFL网络；Faster R-CNN；小样本

LNG低温复合柔性管道冲击力学行为数值模拟分析

刘 畅¹，程子云²，崔腾飞²，李家毅¹，殷 旭³，赵明宇¹，杨志勋¹，英玺蓬⁴

（1. 哈尔滨工程大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2. 中国船舶集团有限公司 第七一一研究所，上海 201108；3. 大连理工大学 力学与航空航天学院，辽宁 大连 116028；4. 华南理工大学 海洋科学与工程学院，广东 广州 511440）

摘 要：LNG低温复合柔性管道是液化天然气储运的关键能源装备之一，具有多层、多材料、非黏接的复杂结构特征。管道在服役过程中极易受到重物坠落、船舶碰撞等冲击载荷影响，同时内部介质压力和超低温环境进一步加剧了结构失效的复杂性。然而，目前尚缺乏针对其在冲击载荷作用下力学响应特性的系统研究。为此，本文基于代表体积元法（RVE），构建了考虑内压与热力耦合效应的LNG低温复合柔性管道等效数值分析模型，系统分析了管道在冲击载荷下的变形特征及失效机制，并探讨了内压、温度及冲击角度对管道力学响应的影响。研究结果表明：管道在冲击载荷作用下的动力响应可划分为快速压陷、回弹和稳定3个阶段；其中，内骨架钢丝发生最显著的塑性变形及局部塌陷和屈曲；而内压载荷的引入则可有效抑制凹陷变形，提高结构整体稳定性。

关键词：LNG低温复合柔性管道；冲击力学行为；代表体积元法；数值仿真

LNG低温复合柔性管道抗拉编织层加工成型应力特性分析

陆俣丞¹，殷 旭²，阎 军²，刘 畅¹，张懿馨¹，杨志勋¹

（1. 哈尔滨工程大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2. 大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室，辽宁 大连 116024）

摘 要：LNG低温复合柔性管道是海上液化天然气（LNG）输运系统的关键装备之一，其关键结构层——抗拉编织层承担主要的轴向拉伸载荷。该层通常采用螺旋缠绕工艺成型，过程中会不可避免地产生成型应力。目前对LNG抗拉编织层缠绕成型应力研究尚不充分，因此本文对其缠绕加工成型过程开展了系统研究。基于弹性力学基本原理建立了抗拉编织层缠绕成型的理论分析模型，并进一步建立了考虑非线性因素的高精度数值仿真模型。通过理论结果与数值结果对比，二者间较高的一致性验证了模型的准确性。依据上述模型，深入剖析了抗拉编织层成型应力的分布特征，并系统探讨了芯轴尺寸、螺旋缠绕角度和缠绕张力三项关键工艺参数对成型应力的影响规律，为LNG低温复合柔性管道抗拉编织层的成型设计与工艺优化提供了理论支撑与工程参考。

关键词：LNG低温复合柔性管道；抗拉编织层；成型应力；理论分析；数值仿真

应用集成学习的双金属冶金复合管压缩应变能力预测

杨仁杰¹，何杨烨¹，张 玉¹，相政乐²，王 爽³，段梦兰⁴

（1. 中国石油大学 （北京） 安全与海洋工程学院，北京 102249；2. 中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司，天津 300452；3. 海洋装备金属材料及其应用全国重点实验室，辽宁 鞍山 114009；4. 清华大学深圳国际研究生院，广东 深圳 518055）

摘 要：在深海环境中，双金属冶金复合管（MCP）环形焊缝位置处产生的凹痕缺陷会降低承载能力，引发局部屈曲。基于应变的管道完整性评估方法可以有效预测含有缺陷管道的剩余承载能力，但尚缺乏对双金属冶金复合管焊缝含有凹痕缺陷的评估方法。文章在有限元软件ABAQUS中采用弧长法（RIKS）构建用于计算含凹痕缺陷双金属冶金复合管局部屈曲失效的数值框架，并基于可靠能源系统中心极限压缩应变能力模型（center for reliable wnergy systems，简称CRES）构建了一种新的基于远场应变平均法的压缩应变能力计算方法。同时，采用机器学习的方法构建单一算法与集成学习算法下含有凹痕缺陷双金属冶金复合管临界压缩应变能力的预测模型。结果表明，所提出的集成模型不仅获得了更高的精度，同时对预测性能较弱的单一模型起到了增强作用，为实际工程中评估焊缝含凹痕双金属冶金复合管剩余承载能力提供了一种更为高效准确的方法。

关键词：压缩应变能力；双金属冶金复合管；局部屈曲；机器学习；集成算法

基于FAKF与外观特征时序平滑的海底管缆多目标跟踪算法研究

蔡晴静，白兴兰

（浙江海洋大学 船舶与海运学院，浙江 舟山 316022）

摘 要：针对海底管缆检测中侧扫声呐图像受噪声干扰且目标几何形态复杂导致的跟踪精度下降问题，提出一种改进的ByteTrack多目标跟踪算法。首先，设计全阶段自适应卡尔曼滤波（full-stage adaptive Kalman filter，简称FAKF），通过重定义状态向量并优化噪声协方差矩阵，实现轨迹初始化与更新阶段的噪声自适应调整；其次，引入外观特征时序平滑算法，对相邻帧间目标状态进行平滑处理，进一步抑制噪声对跟踪结果的干扰。在自建海底管缆数据集上的试验表明，相较于传统ByteTrack算法，改进算法在高阶跟踪精度、多目标跟踪精度、多目标跟踪准确度、识别平均数比率上分别提升了 2.44%、4.22%、1.40%、3.45%，有效验证了FAKF对动态噪声的适应性，以及外观特征时序平滑算法对轨迹连续性的优化效果，克服了强噪声干扰及狭长目标形态复杂性对跟踪精度的影响，为海底管缆实时检测与监控提供技术支撑。

关键词：海底管缆检测；侧扫声呐；多目标跟踪；FAKF；外观特征时序平滑

浮式风电系泊张力响应分析与应用研究

刘 君，刘飞虹，郭新帅，易 平

（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：风、浪和流联合作用下浮式风电系泊张力的准确表征，是锚固基础可靠性评估与设计优化的前提。针对3种典型浮式风电平台——半潜式、立柱式与张力腿式，分析了风速、有效波高、谱峰周期与流速等环境荷载参数对锚固基础处系泊张力时程最大值的影响规律，并基于Kriging方法构建了系泊张力时程最大值关于环境荷载参数的隐式预测模型。以张力腿式平台为例，进一步探讨了所建模型在锚固基础可靠性设计中的工程应用。研究结果表明：3种平台的系泊张力均显著受波浪谱峰周期影响；张力腿式平台的系泊张力对流速变化不敏感，而半潜式和立柱式平台的张力响应随流速增加而显著增大。具体来看，半潜式浮式平台的系泊张力主要受波高控制，流速次之，风速影响较小；立柱式浮式平台则以流速为主导因子，波高与风速的作用相对较弱；张力腿式平台的系泊张力几乎完全由波高主导。构建的代理模型具备良好预测精度，为浮式风电锚固基础可靠性评估与优化设计提供了有效工具。

关键词：浮式风电；环境荷载；系泊张力；Kriging代理模型；锚固基础；可靠性设计

风浪流联合激励下FLNG-LNGC旁靠外输作业动力响应试验研究

宋 斌^1，2，王 森²，杨 舟²，付世晓²，任 铁³，李 旭³

（1. 上海海事大学 海洋科学与工程学院，上海 201306；2. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海 200240；3. 中国海洋工程装备技术发展有限公司，上海 200001）

摘 要：聚焦于浮式液化天然气生产装置（FLNG）与液化天然气运输船（LNGC）进行旁靠作业时的水动力特性，开展了风浪流联合激励下的大型海洋工程水池试验研究。通过精确控制风速、波浪谱和海流速度，模拟复杂海况下的环境载荷，并利用运动测量系统和拉力传感器采集了FLNG船和LNGC运输船的运动响应数据及系泊缆张力数据。研究首先通过白噪声测试，分析了FLNG船的运动固有属性；其次，研究了极端海况下单点系泊FLNG船在满载状态下的动力响应特性；最后，针对FLNG船与LNGC运输船的旁靠作业场景，开展了试验测试研究。研究结果揭示了在风浪流及其各参数影响下，FLNG船的运动固有属性特征及其与LNGC运输船之间的相互作用机制，为FLNG-LNGC旁靠作业的工程设计和安全运营提供了重要的理论依据和技术支持。

关键词：FLNG船；LNGC运输船；旁靠外输；风浪流激励；水池试验

圆筒型平台月池结构特征与共振特性研究

朱高平^1，2，吕海宁^1，2，秦 睿^1，2

（1. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海 200240；2. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240）

摘 要：月池的共振现象对海上作业平台的安全性和稳定性具有重要影响。在传统海洋结构物中，月池设计通常采用矩形或圆形截面，对其他几何构型的研究相对有限。针对这一局限性，基于计算流体力学原理，对规则波作用下的不同月池构型的深吃水圆筒型平台进行数值模拟，探究不同月池构型的波面抑制效果和池壁压力分布特征，同时对平台和月池的耦合运动特性展开探索。数值结果表明：月池构型的优化能够有效降低共振频率处所对应的波面响应幅值，其中沙漏形月池和菱形月池分别产生了35.7%和31.6%的波面幅值抑制效果，且两者呈现出不同的波面抑制机制；月池活塞共振时，池壁压力以静压为主；平台运动与月池水体之间存在强耦合关系，不同构型月池下两者的共振现象均表现出双峰特性，且菱形月池拥有更好的波面抑制效果及平台运动性能。研究结果可为深吃水圆筒型平台的月池设计和优化提供参考。

关键词：月池共振；月池构型；波面抑制；平台运动

铰接双浮体时域水动力性能分析

陈 晟¹，张曙光¹，栗铭鑫¹，魏子程¹，袁 凯¹，燕 辉²，李隶辉²

（1. 江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212100；2. 海洋石油工程股份有限公司，天津300461）

摘 要：铰接双浮体系统作为海洋工程中一种重要的结构形式，广泛应用于浮动平台、浮动风电以及海上油气开采等领域。与固结浮体相比，铰接浮体在波浪作用下的动态响应更为复杂，且其运动特性与浮体间的相互作用、连接方式、波浪特性等因素密切相关。由于铰接双浮体具有更高的灵活性，其相互耦合作用对系统的稳定性和运动性能有显著影响，因此，研究铰接浮体在波浪中的相互作用是海洋工程设计中的关键问题。基于势流理论，采用常值边界元法在时域内研究了波浪与三维多浮体系统的相互作用问题。考虑了各浮体间水动力的全耦合影响，应用最小势能原理以及拉格朗日乘子法得到浮体间的约束矩阵，利用约束矩阵联合各浮体的运动方程导出系统的整体运动方程。首先，计算了两个漂浮方箱在铰接与固结两种连接情况下的运动响应，并与已发表结果对比，验证了方法的准确性；随后，研究了铰接浮体在规则波作用下的运动响应，分析了入射波方向、周期，浮体间距和吃水深度对系统运动性能的影响。结果表明：水深变化在较大周期波浪下显著影响浮体的纵荡和垂荡响应；而浮体随着间距增加会在较小周期波浪下产生共振效应；波浪入射方向对纵荡和纵摇响应有较大的影响，但对垂荡响应的影响较小。

关键词：势流理论；边界元法；铰链连接；水动力耦合；时域分析

浅水条件下基于一体化耦合分析方法的超大半潜式浮式风机动力响应特性分析

孙嘉阳，王益厚，程紫媛，王 璞，李志雨，崔宇涛

（中国海洋工程装备技术发展有限公司，上海 200001）

摘 要：在当前海上风机逐渐大型化的背景下，常规解耦分析方法越来越难以应对日趋复杂的海上浮式风机响应分析问题，考虑多物理场耦合的一体化分析方法在提高计算精度、降低设计冗余方面具有明显优势。以搭载16 MW级风机的某三立柱超大半潜式浮式风机平台为研究对象，针对中国南海海域50 m浅水环境条件下的风电开发需求开展半潜式浮式风机一体化动力响应仿真分析。首先对浮式基础的固有周期等性能开展基于势流理论方法的频域分析；然后利用仿真软件Sima建立风机叶片-塔筒-浮体-系泊一体化耦合分析模型，并开展考虑系泊系统的自由衰减分析，探究系泊系统对平台固有周期的影响；最后对风-浪-流环境载荷联合作用下的平台运动响应特性及系泊张力特性进行时域内的一体化耦合动力响应分析。结果表明：该浮式基础的固有周期远离波浪周期集中的区域；平台运动响应结果满足风机要求，运动性能良好；系泊张力安全系数符合规范要求。研究所采用的一体化分析方法和分析结果可为中国南海浅水大兆瓦级漂浮式风机的开发应用提供参考。

关键词：超大半潜式；浮式风机；一体化耦合分析；固有周期；平台运动响应；系泊张力；海上风机

桁架式光伏与网箱集成系统的动力响应特性分析

蔡宇航^1，2，张显涛^{1，2，3，4}，罗文平^1，2

（1. 上海交通大学 海南研究院，海南 三亚 572024；2. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海200240；3. 上海交通大学 重庆研究院，重庆 401135；4. 上海交通大学 深圳研究院，广东 深圳518057）

摘 要：目前海上光伏平台设计的浮体与系泊设计成本占总成本近70%，发电成本过大，难以实现广泛应用。为助力海上光伏实现平价发电，基于自主设计的浮筒-桁架式光伏平台，创新性地提出桁架式光伏与网箱集成系统方案，通过与桁架式光伏平台、重力式网箱试验对比验证，建立了数值仿真模型。重点研究了网箱增设对光伏平台动力响应特性的影响，并针对圆形和方形两种典型浮筒形状系统地探究了不同浪流载荷下桁架式光伏与网箱集成系统的耦合动力响应特性。数值仿真结果显示：在50年一遇海况下，方形浮筒光伏平台增设网箱（12.72 t）后，纵荡平均值由0.08 m增加至0.75 m，纵摇运动最大值由8.31°减小至7.08°，网箱对纵摇运动的抑制有利于提升光伏发电稳定性，气隙最小值由0.66 m下降至−1.45 m，应通过在迎浪侧甲板边缘设置防浪板、调整光伏支架高度来避免光伏板上浪风险。浪流载荷作用下，系统迎浪侧系泊张力从787.77 kN增至1 118.31 kN；相较于方形浮筒系统，圆形浮筒系统在网箱养殖容积和网衣变形等方面具有优势。然而圆形浮筒会导致系统纵摇运动幅值增大，影响系泊载荷和气隙性能。桁架式光伏与网箱集成系统总体保持了与光伏平台相似的动力响应特性，验证了该集成方案的可行性。方形与圆形浮筒结构对浪流载荷的适应性存在差异，在实际工程中浮筒形式需结合目标海域的海况参数进行选择。

关键词：桁架式光伏；网箱；动力响应；集成系统；浮筒形状

基于计算机视觉的海上风机叶片结构振动监测

凡世玉^1，2，刘 磊^1，2，程正顺^1，2

（1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240；2. 上海交通大学 海南研究院，海南 三亚572024）

摘 要：海上风机分为近海固定式风机和深远海漂浮式风机，其叶片结构易发生损坏和故障。振动监测是海上风机叶片结构日常维护与故障诊断的有效方法。传统传感器存在安装复杂、抗干扰能力弱及测点稀疏等问题，基于计算机视觉方法开展海上风机叶片结构振动监测能够有效解决这些问题。研究采用单目相机与深度相机获取视频流，基于YOLOv8n-P2算法开展目标跟踪，结合刚性变换提取典型位置位移信息，进一步解析叶片结构响应特性。针对模型尺度下海上风机叶片结构的转动、振动和转动-振动复合运动3种典型工况进行了测试分析。试验结果表明，基于计算机视觉的方法能够准确、有效监测风机叶片结构的振动响应特性，为海上风机的运行状态评估提供可靠的工程参考。

关键词：海上风机；振动监测；深度相机；YOLOv8n-P2；刚性变换

海上风电场半潜式平台锚固基础可靠性优化设计研究

刘 君，吴妮芬

（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：锚固基础通过系泊线定位海上浮式平台，是保障浮式风电场正常运行的根基。海床土的强度以及环境荷载具有很强的不确定性。以沉箱、多线动力贯入锚和轻质动力安装板锚3类锚固基础为研究对象，构建锚固系统的成本模型。以基础尺寸为设计变量，资本支出最小为目标，开展确定性优化设计，得到满足约束的最优尺寸。在此基础上，采用AK-MCS方法对确定性优化结果进行可靠性分析，验证不同土强度变异系数C_V，su下确定性优化设计的合理性。进一步，考虑土强度和荷载的不确定性，提出了可靠性优化设计方法，研究土强度变异系数对不同锚固基础资本支出的影响。结果表明：随着土强度变异系数由0.1增加至0.5，经确定性设计的沉箱不满足许可失效概率，动力安装锚失效概率远低于目标失效概率10^-4，表明采用单一且相同的安全系数进行基础设计会造成设计冗余或不足。以0.1的土强度变异系数为例，与确定性设计相比，基于可靠性优化设计后3种锚固基础的资本支出分别节省了23%、7%和19%。采用可靠性优化设计方法设计锚固基础可以充分考虑锚型结构、

土强度不确定性和荷载随机性，在保证安全的前提下最大限度节约锚固基础成本。

关键词：浮式风电场；锚固基础；资本支出；可靠性分析；优化设计

复合筒型基础的抗扭承载特性研究

李青欣，陈广思，刘淮成，赵一玮，倪 雷，刘 润

（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：复合筒型基础作为固定式海上风电的基础形式之一，在服役过程中承受来自上部结构的复杂荷载作用，其中扭转荷载对基础承载性能的影响显著。针对复合筒型基础的抗扭承载特性开展了一系列研究：首先，开展离心机模型试验，揭示了复合筒型基础的抗扭承载机理；其次，通过数值模拟分析了关键因素基础长径比、土体强度不均匀系数及筒土摩擦系数对复合筒型基础抗扭承载机理的影响规律；最后，建立了复合筒型基础在扭转荷载作用下的理论分析模型，推导了复合筒型基础的抗扭承载力理论计算公式，通过与数值计算结果进行对比，验证了理论计算方法的准确性。研究成果进一步丰富了复合筒型基础的抗扭承载力计算方法，可为复合筒型基础的抗扭承载设计提供参考。

关键词：海上风电；复合筒型基础；抗扭承载力；离心机试验；数值模拟

环形射流泵结构优化及颗粒短程输送特性试验研究

徐小平^1，2，赵国成^1，2，3，肖龙飞^1，2，3，徐立新^4，5

（1. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海 200240；2. 上海交通大学 海南研究院，海南 三亚572025；3. 上海交通大学 海洋装备研究院，上海 200240；4. 江苏科技大学 海洋学院，江苏 镇江212000；5. 江苏省船舶与海洋工程装备技术创新中心，江苏 南通 226100）

摘 要：颗粒短程输送装置是深海多金属结核集矿系统的关键部件。为提高输送效率，基于响应面法（RSM）对环形射流泵输送装置进行多参数结构优化，并结合粒子图像测速（PIV）方法与高速摄像技术研究其流场分布与颗粒输送特性。结果表明：环形射流泵的性能受喉管与环形喷口面积比s、喉管长径比l/D和收缩角α的共同影响，无量纲引射流量q随各参数增大均呈现先升后降的特性，最优结构参数组合为s=4.2、l/D=2.5、α=21°，此时q提升11.2%。流场分析表明：被引管内流场呈阶段性特征，其中抽吸口段为中心高、两侧低的充分发展的管道湍流分布；环形喷口段受射流剪切与重力耦合作用，下侧形成高速流动区，上侧因涡旋扰动形成紊乱流动区。颗粒运动特性分析显示：当粒径与管径比d/D≤0.4时，颗粒位于下侧高速流动区，速度稳定；当d/D>0.4时，颗粒部分位于上侧紊乱流动区，致使环形喷口段输送速度较抽吸口段下降约50%。研究结果可为深海采矿短程输送装备优化设计提供理论依据。

关键词：深海采矿；环形射流泵；水力输送；结构优化；颗粒-流体特性

框架式多层平板防波堤结构及其消波性能研究

杜 欣，别社安，李杰铭，范 爽，岳海韵

（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：提出了一种框架式多层平板透流防波堤结构方案，建立了规则波与多层水平板式防波堤相互作用的二维数值模拟模型，探究了波浪周期、入射波高、水平板宽度及板间距对防波堤消浪性能的影响，对平板附近流场进行模拟并分析了多层平板防波堤的波能耗散机理。通过与文献模型试验结果对比，验证了数值模型的准确性。模拟分析结果表明：在计算工况范围内，多层平板防波堤对不同周期、不同入射波高的规则波的消浪效果较好，防波堤透射系数大多在0.152至0.500之间，波高越大，透射系数越小；相对板宽是影响平板防波堤消浪性能的主要因素，合理的相对板宽在0.35~0.60；增加淹没水平板数量和板的竖向间距可以提升防波堤的消浪性能，相对板间距在0.16~0.21较为合适；板间及附近水体形成周期性水平往复流，且在防波堤后侧形成消波漩涡，可有效阻碍波浪的传播。框架式多层平板防波堤结构是一种固定式结构，建造和安装方便，耐久性好，具有工程应用价值。研究成果将为多层平板防波堤的结构设计和参数优化提供借鉴。

关键词：框架式多层平板结构；透流防波堤；数值模拟；消波性能；流场分析

丁坝影响下涌潮能量耗散数值模拟研究

李杰成^1，2，汪求顺¹，杨校礼²，陈甫源¹，曾 剑¹

（1. 浙江省水利河口研究院 （浙江省海洋规划设计研究院），浙江 杭州 310020；2. 河海大学 水利水电学院，江苏 南京 210098）

摘 要：钱塘江涌潮作为高能河口动力过程的典型代表，其能量耗散在涉水工程扰动下的研究很少。针对波状涌潮和强涌潮两种典型水动力条件，采用数值模拟方法研究直立式丁坝影响下涌潮能量耗散的变化规律。通过分析涌潮势能和动能随时间变化情况，研究丁坝影响下涌潮能量的定量变化。丁坝能够显著增强涌潮能量耗散，波状涌潮能量耗散率为8. 68%~9. 03%，强涌潮能量耗散率为16. 27%~17. 91%。坝高变化对淹没工况下波状涌潮能量耗散率影响较小，对强涌潮能量耗散率影响大，表明坝高对涌潮能量耗散具有重要作用。研究揭示了丁坝和涌潮能量互馈机制，为河口涉水工程安全评估提供技术手段。

关键词：涌潮；能量耗散；数值模拟；丁坝；钱塘江