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基于软尾减阻原理的涡激振动抑制方法研究

申报人:田新亮 申报日期:2023-09-25

基本情况

第二十八期“上海交通大学大学生创新实践计划”
基于软尾减阻原理的涡激振动抑制方法研究
创新训练项目
工学
力学类
创新类
船舶海洋与建筑工程学院
田新亮
指导教师
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纵向项目:

[1] 2021.1-2024.12, 国家自然科学基金联合基金重点项目《大型海洋平台浮托安装系统非线性耦合动力响应预报与海上作业支持》,项目编号U20A20328,负责人。

[2] 2020.7-2023.6, 上海交通大学首届深蓝计划重点项目《基于能量综合优化和智能控制的高速波浪滑翔机研制》,负责人。

[3] 2019.11-2021.10,三亚崖州湾科技城管理局深海科技先导创新项目《波浪动力滑翔机关键技术研究》,负责人。

[4] 2020.1-2022.12,上海交通大学重点前瞻布局基金《超深水海流能发电机》,负责人。

[5] 2019.10-2021.12,海南省重大科技计划项目子课题《数字孪体技术研究及数字化陆基集控 中心建设》,负责人 

[6] 2019.7-2022.6,上海市自然科学基金《三维振荡水翼流场特性和流动控制机理研究》,项目编号,19ZR1426300,负责人。

[7] 2017.1-2021.12,国家自然科学基金重点项目《中近海域大型海上浮式风机耦合动力学与稳定性机理研究》,项目编号11632011,核心成员(第二负责人)。

[8] 2017.1-2020.12,国家自然科学基金面上项目《新型单点系泊浮式潮流能装置耦合动力性能研究》,项目编号51679137,核心成员。

[9] 2016.1-2018.12,国家自然科学基金青年基金《波流环境中垂荡板水动力特性及其对浮式平台运动性能影响研究》,项目编号51509152,项目负责人。

[10] 2015.1-2015.12,海洋工程国家重点实验室自主研究课题《浮子式波浪能吸收装置控制分析与模型设计》,项目编号GKZD010065,项目负责人。

[11] 2015.1-2017.12,上海市科委青年科技英才扬帆计划项目《柱体结构物周围波浪爬升机理实验研究》,项目编号15YF1406100,项目负责人。

[12] 2014.1-2014.12,海洋工程国家重点实验室自主研究课题《深海浮式平台综合监测系统研发》,项目编号GKZD010063-19,项目负责人。

[13] 2013.1-2013.12,海洋工程国家重点实验室自主研究课题《海洋平台实测及远程监控系统研发》,项目编号GKZD010061-4,项目负责人。

[14] 2014.7-2016.12,上海交通大学青年教师科研起步基金《刚性平板的流体动力特性研究》,项目编号14X100040069,项目负责人。

横向项目:

[1] 2020.9-2020.12, 漂浮式海上风电平台模型试验,大连船舶重工集团有限公司,项目负责人

[2] 2019.6-2019.12, 新型深水半潜式辅助工程装备水池试验,中集海洋工程公司,项目负责人

[3] 2019.1-2019.6, KT项目波浪监测仪系统研发,上海打捞局,项目负责人

[4] 2018.8-2018.10, NASR-SP项目现场运动和环境条件监测,中远海特,项目负责人

[5] 2017.4-2017.5, 马来西亚BRN浮托安装实测项目,中远海特,项目负责人。

[6] 2016.10-2017.3, 马来西亚BGD浮托安装实测项目,中远海特,技术总负责及现场负责人。

[7] 2016.11-2017.6, LNG船对船旁靠作业系泊与定量风险评估研究中国船级社武汉规范研究所项目负责人。

[8] 2016.11-2017.6, 清洁推进系统技术规范研究中国船级社武汉规范研究所项目负责人。

[9] 2016.12-2017.4, 柔性管构件的波浪能装置水槽模型试验中国船舶科学研究中心上海分部,项目负责人。

[10] 2015.9, 多立柱FDPSO水动力模型试验项目负责人

[11] 2015.10-2015.11, Wave basin test for a floating drilling platform with a mooring buoy, ExxonMobil Upstream Research Company, 技术负责人。

[12] 2015.5, 半潜式钻井平台水动力试验中海油研究总院技术负责人。

[13] 2014.9-2014.10, 新型干式半潜式生产平台水动力性能模型试验中海油研究总院,技术负责人。

[14] 2014.8, 陆丰7-2浮托安装实测项目海油工程股份有限公司技术和现场负责人。

[15] 2014.6-2015.12, 港珠澳大桥沉管沉放过程数值模拟港珠澳大桥建设工程部技术负责人。

[16] 2014.5, 惠州25-8DPP浮托安装实测项目海油工程股份有限公司技术和现场负责人。

[17] 2014.4, 自升式平台码头系泊模型试验外高桥造船厂技术负责人。

[18] 2013.9-2013.10, Wave basin test of Helix Q-7000 well intervention semisubmersible, Helix Energy Solutions Group, 技术负责人。

[19] 2013.7-2013.8, Seakeeping model test of Songa Delta Semi-submersible drilling unit, Bassoe technology AB, 技术负责人。

[20] 2013.7-2013.8,Seakeeping model test of Songa Dee Semi-submersible drilling unit, Bassoe technology AB, 技术负责人。

[21] 2013.7-2013.8, Seakeeping model test of Songa Trym Semi-submersible drilling unit, Bassoe technology AB, 技术负责人。

[22] 2013.2, Model tests of wave loads on monotower, Statoil, 技术负责人。

指导教师专门从事海洋工程流体力学研究。本项目是指导老师的重点研究领域和方向。对于本项目,指导老师将提供海洋工程国家重点实验室先进的测试条件,主要是循环水槽。从资金方面,指导老师将按照学校支持力度,以1:1进行项目配套,给予足够的经费支持。同事,指导老师将提供直接的耐心的指导,旨在指导本科生发表一篇优秀的SCI期刊论文。

海洋结构物在海流作用下会发生涡激振动(Vortex Induced Virbration, VIV),在垂直来流的方向上产生较大幅度的往复运动。涡激振动会加剧海洋结构物的疲劳破坏,大大降低其疲劳寿命,严重时甚至会破坏结构物,威胁平台安全,造成严重事故。因此,如何有效抑制涡激振动是设计海洋结构物时的一个重要的考量。工程中,常采用注入流体等主动控制方法或附加外部减涡装置等被动控制方法来避免或抑制涡激振动。

现考虑采用一种新型的软尾流动控制方法来抑制涡激振动。软尾流动控制方法基于软尾减阻原理。即,用柔性薄膜软壳(后简称为软尾)替代物体的外壳,其内部包裹一定体积的流体使其充盈。软尾在外部流动的作用下自适应形成一种流线型的外形,则其原则上等价于一个流线型的固体外壳。利用软尾进行流动控制、以达到减阻、抑制振动和降噪等目的。软尾流动控制方法的有效性已经二维和三维流动实验中得到验证,减阻和抑制振动的效果显著。从工程应用的角度来看,软尾减阻流动控制方法具有若干独特的优势:1)只需要在被控制对象尾部加装一个薄膜即可,无需改变物体的主体结构;2)这是一种完全被动的减阻方式,无需消耗任何能量;3)轻薄的薄膜结构便于安装和拆卸;4)以非常小的代价轻松兜起一大团流体,实现对流体的大幅控制。这些优势对于工程流动控制很有吸引力。

本项目将基于软尾减阻原理,利用前期软尾减阻实验结果和经验,开发一种可用于涡激振动抑制的软尾流动控制方法,设计一套适用于海洋平台的软尾机构。项目以SPAR平台为研究对象,采用水槽模型实验的研究手段开展研究,验证软尾流动控制方法在海洋平台涡激振动抑制的有效性,研究软尾流动控制方法对涡激振动的抑制原理,设计和优化软尾机构的形式和参数,为其未来在工程流动控制中的应用奠定一定的科学基础。

选题成员

0

指导教师

序号 教师姓名 电子邮箱 所属学院
1 田新亮 登录状态下查看 船舶海洋与建筑工程学院 第一指导教师

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结束