海上风电单桩基础沙被冲刷防护结构数值模拟研究

基于江苏竹根沙海上风电场项目典型海域水文地质资料,采用Flow^3D数值模拟方法,建立单桩基础局部冲刷数值模拟,分析不同尺寸矩形防护板对单桩基础局部冲刷保护效果的影响规律,得到了以下结论：(1)无防护板时,单桩基础冲刷稳定阶段对应的最大冲刷深度为1.099 m。(2)设置边长为36 m的矩形防冲刷板后,水流流速在防护板与泥面之间的小间隙内快速减缓,桩前出现堆积体,此时最大冲刷深度仅为无防护板时的1/10左右。(3)边长超过30 m的防护板都能显著限制单桩基础周围的局部冲刷程度。其中36 m防护板所对应的最大冲刷深度最小,为0.102 m。     

p-y法中桩身单元设置对计算海上风电单桩基础水平位移的影响

p-y曲线法较好地反映了桩土相互作用的变形特性,是应用最广泛的水平受荷桩非线性分析方法。然而对于p-y曲线法中桩身单元数量和间距的最优设置,一般根据经验定性给出,缺乏足够的定量研究。鉴于此,本文通过有限差分法推导了p-y曲线法的非线性解答过程,并将解答方法编制成MATLAB程序;然后针对砂性土地基,在不同相对密实度、桩径和深径比的条件下,分析桩身单元数量和间距对桩身水平位移的影响。根据研究结果得出桩身单元数量和间距最优设置的拟合公式,为海上风电单桩基础设计提供技术支撑。     

基于Fluent的海上风电大直径单桩腐蚀气体排放数值模拟

我国海上风机基础主要为大直径钢管桩,海洋地层中微生物腐烂导致钢管桩内出现腐蚀性有害气体,影响塔筒内电子元器件的使用寿命及工程人员的安全作业。本文以大连某海上风电大直径单桩基础为研究对象,提出一种桩身开孔的方法排除桩内腐蚀气体,并采用Fluent分析软件对开孔单桩进行流场数值模拟研究,得到如下结论：(1)钢管桩内气体在入口和出口位置均处在顺时针涡流场,气体可以从入口处向上流动并沿桩顶向出口流出,表明开孔措施可有效排除桩内上部区域气体;(2)距桩底50 m以下范围筒内气体流速缓慢,表明开孔措施可有效地防止底部气体进入上部塔筒;(3)桩身开孔位置与海平面的距离越近,开孔直径越大,出口处水平流速越大,排气效果越好。研究成果可为排除海上风电钢管桩内腐蚀性气体提供技术支持。     

溜桩对海上风电钢管桩单桩水平承载特性的影响研究

海上风电大型钢管桩重量大,在成桩过程中遇到软弱土层会出现溜桩现象,因此开展溜桩对钢管桩承载特性的研究具有重要意义。首先,采用理论分析确定溜桩区间,其次基于ABAQUS建立考虑溜桩效应的桩土数值模型,分析溜桩对钢管桩承载特性的影响规律。研究结果显示：(1)钢管桩在土层深度24～43 m发生溜桩,溜桩区间长度为19 m;(2)溜桩效应使钢管桩的水平极限承载力比无溜桩时降低13.46%;(3)溜桩效应使钢管桩受到水平荷载后产生更大的挠度,桩顶位移比无溜桩时增大12.4%。     

基于X3D的三维地形可视化研究

三维地形可视化技术一直是地理信息系统、数字摄影测量、虚拟现实等领域的研究热点。介绍了X3D的相关知识,利用Java平台和X3D技术实现三维地形的可视化。     

基于Unity3D的汽车模拟驾驶系统的设计与实现

本文介绍了一款使用当前流行的Unity3D游戏开发引擎设计和实现的汽车模拟驾驶系统,该系统能够让使用者不受时间、气候、场地的限制,在一个虚拟的驾驶环境中体验到近似真实的视觉、听觉和体感感受,从而达到高效的驾驶训练效果,并且具有节能、安全、经济的特点。     

基于Delft-3D的砂泥共存海滩数值模拟

由于海平面的上升、人工挖沙以及海岸工程建设等自然和人为因素,砂质海滩泥化现象越来越严重。为研究砂质淤泥共存海滩修复方案,建立了鹤头邻近海域的网格嵌套的波流耦合模型,在验证模型合理性的基础上选取3种不同方案,模拟了沙滩维持原状、滩面补砂和岬角外延不同工况下的波浪动力特征,分析不同方案水动力环境的变化,波浪场比较结果表明:岬角外延能有效增加海域波浪动力,且比补砂措施效果好。可通过岬角外延措施对砂泥共存海滩进行修复,具有一定地应用价值。     

基于Direct3D点精灵的粒子系统研究

主要介绍了基于Direct3D点精灵的粒子系统,结合面向对象的思想,对粒子系统管理器、粒子发射器及粒子3个类的数据成员、成员函数进行设计。例证表明Direct3D点精灵技术可以形象地模拟粒子,并在普通微机上达到较好的仿真效果。     

基于轮廓图的3D模型渐进式检索方法研究

针对目前3D模型检索速度慢,难以达到实际应用的问题,本文提出了渐进式预检索的思想.首先计算3D模型的质心O,计算模型上各点到质心的距离.该距离反映了模型的几何特征,将距离进行分段统计,得到各段距离的频率分布曲线图,以此为相似性比较条件,可以检索出类似模型,得到初步检索结果.根据最大距离Dmax和最小距离Dmin,建立投影坐标系PCS(Project Coordinate system),分别得到3D模型的3个特征轮廓图,然后采用D2[1]距离进行轮廓图的相似度比较.模型的比较就可以转化成2D图线的比较,这显然降低了模型比较的计算量,大大提高了模型检索的速度.实验结果表明上述算法在模型预检索方面具有突出优点.     

基于BIM的3D打印技术在建筑行业的应用研究

生产资源利用高效,环境污染少,质量可靠的建筑是未来建筑行业的发展趋势。根据BIM技术和3D技术的应用特点,针对我国建筑行业存在的问题,提出BIM-3D技术模式,分析BIM-3D技术的理论基础和关键技术;阐述该技术模式的应用平台并进行详细说明;最后对BIM-3D技术进行优劣势分析,为我国建筑行业的快速发展提供指导。     

近海风电场风机基础局部冲刷估算

建设近海风电场时,风机所处的海洋环境十分复杂,在复杂的气象水文条件影响下,风机基础周围会出现冲刷坑,进而影响风机基础的稳定。所以,风机基础的局部冲刷深度是工程设计的重要参数。采用埕岛油田海洋平台基础局部冲刷现场观测资料,对国内常用的两个计算基础局部冲刷深度的经验公式(韩海骞公式和王汝凯公式)进行验证,发现该海域波浪对泥沙的作用不可忽略。运用波流合成速度代替纯潮流速度,改进的韩海骞公式计算结果与实测值吻合良好。最后,对与埕岛油田海域环境相似的拟建的风电场工程风机基础的局部冲刷深度进行了计算,计算结果对实际工程具有一定的参考价值。     

我国海上风电领域专利竞争态势分析

应用PIAS软件检索国家知识产权局网站的中国专利数据库,获得中国海上风电技术专利数据。以定量、定性方法从多个角度较全面地剖析了中国海上风电技术专利的状况与竞争态势,对我国专利权人和国外主要竞争者在华专利状况进行了较详细的比较分析,得出研究结论并为我国海上风电的技术自主创新提出了有针对性专利对策与建议。     

水力旋流器内清水流场空气柱的三维数值模拟

本文依据计算流体动力学(CFD)的计算方法,利用Fluent软件对带有空气柱的固-液分离用水力旋流器内清水流场进行了三维数值模拟研究。文章中首次采用mixture模型对空气柱进行模拟,模拟所得的流场与实测结果作对比,证明效果良好。本文的工作对进一步研究旋流器固-液分离现象提供了一定的基础和参考。     

建筑风场模拟计算的边界处理

采用数值模拟方法预测建筑风载及风环境时,计算区域的边界及界面离散的方法将直接影响风场解的收敛和准确性。基于结构化同位网格在建筑风场模拟中的应用,并结合控制容积法的离散及压力校正算法的实施,提出了合理的计算边界,且相应给出了压力校正方程的界面离散方法。经算例分析,上述方法不仅能保证迭代收敛并取得较为准确的风场解,而且实现了同一计算网格能适用于不同风向的模拟,提高了正交结构化网格的适用性。     

天津近海风能资源的高分辨率数值模拟与评估

风能是可再生能源中发展最快的清洁能源,具有广阔的应用前景。近海地区由于风速较大,以及可利用面积大等优点,近海风电是未来风电发展中一种新的趋势,但海上气象要素直接观测困难,需要通过高分辨率数值模拟对其可利用性及开发潜力进行评估。本文利用MM5/Calmet模式模拟了天津沿海地区的较高分辨率（水平分辨率1km×1km、垂直分辨率10m）的风能资源分布状况,并结合实测数据对其模拟效果进行了评估。结果表明：该模式对天津沿海地区的年平均风速及风速的逐日变化趋势均具有良好的模拟能力,3个测风塔年平均风速的相对误差分别为7.11%、12.99%、6.14%,可为天津海上风能资源评估提供科学依据;利用风速大小年景分析得到天津沿m2,海且地有区效多小年时平数均长风,风能资资源源状分况布较状好况。,发现天津近海海域年平均风速在（6.6~7.0）m/s,平均风功率密度超过340w/m~2,且有效小时数长,风资源状况较好。     

中国近海风能资源开发潜力数值模拟

为了解我国近海风能资源分布状况,本文运用数值模拟手段对中国近海风况进行了高分辨率的研究:①运用中国气象局开发的风能资源数值模拟评估系统(Wind Energy Resource Assessment System,WERAS)中的MM5/Calmet模式对沿海2009年1月-5月逐日模拟计算,并将模拟结果与测风塔资料进行对比,结果表明:月平均风速、逐时风速和风向以及风能参数的分布形态与观测资料均比较吻合,因此认为该模式系统可以用来对我国沿海风能资源进行可靠的数值模拟评估;②运用WERAS对我国沿海20年(1986年-2005年)平均风资源进行1km×(200～400)W/m2,附近海域的多年平均风功率密度约在(300～800)W/m2之间;福建省的风能资源特别丰富,其次是1km分辨率的计算,结果显示:我国沿海风能资源非常丰富,沿海各省70m高度的陆上多年平均风功率密度基本在辽宁省、浙江省和广东省,然后是山东省、河北省、天津市和上海市,最后是江苏省、海南省和广西省;③进一步分析了我国沿海离岸风速变化:辽东半岛东部海域、渤海湾、江苏南部到浙江北部沿海、广州雷州半岛东部海域的风速在离岸后70～85km处不再变化,广西和海南近海风速在离岸后30～40km处基本稳定,其余近海海域风速稳定线基本在离岸50km处。     

舟山某海域海上自升式平台桩基稳定性研究

地基承载力和地基沉降分析对自升式海洋平台安全作业极为重要.以舟山某海域自升式海洋平台为研究对象,分别采用理论分析和数值模拟的方法对不同入泥深度的桩靴地基承载力和沉降进行计算分析,并开展桩靴几何尺寸对地基承载力影响的敏感度分析.研究结果表明:(1)采用《海洋井场调查规范》理论分析和FLAC3D数值模拟所得到的桩靴安全插桩深度分别为15 m和14 m,结果接近.(2)采用《建筑地基基础设计规范》和FLAC3D数值模拟得到的地基沉降量分别为335.61 mm和260.55mm,相差约28.8％.(3)方形桩靴的长度对地基承载力的影响最大,桩靴长度增加11％,相应的地基承载力增加27％,桩靴高度和桩腿直径对地基承载力影响可以忽略不计.     

基于单张二维图像的三维建模研究

对基于单张二维图像重建三维模型问题进行深入研究,对目前使用的方法进行比较分析,提出了基于紧水平支集的S FS三维模型重建方法。首先改进了基于快速匹配算法求解的紧水平支集方法,以提高紧水平支集求解的精度和效率,并将此方法应用到求解S FS问题,提出基于水平集快速求解S FS问题的方法;接下来为解决S FS固有的凹凸二义性问题,基于分水岭的思想寻找凹凸分界线,以此确定产生凹凸二义性的区域用以进行重建;最后利用拓扑变换重构凹陷区域,得到正确的三维模型。     

利用LISP编程,在AutoCAD中实现螺纹三维仿真

本文介绍了基于AutoCAD平台,利用LISP编程,根据螺纹加工原理、三维实体造型和对象布尔运算等实现螺纹加工的三维动态仿真技术。     

双筒体机场塔台的风压数值模拟

以某机场双筒体塔台结构设计方案为背景,根据计算流体力学的基本原理,基于fluent软件建立计算模型,采用Realizablek-着湍流模型,数值模拟塔台表面风场风压。重点分析了在90°风向角下塔台表面的风压分布特征。并在同样的条件下建立单筒体模型,对比塔台双筒和单筒表面的风压分布,分析了塔台两筒体之间的干扰作用。计算结果表明:塔台顶部的围护结构对塔台周围的风场改变较大,使围护结构处的筒体风压分布和两筒体处的风压分布区别较大;对比单筒体表面的风压分布,塔台两筒体之间的干扰作用明显。塔台的风压分布能够为塔台的的风荷载提供有效参数。