【正文】 流 結(jié)構(gòu)物相互作用問(wèn)題的數(shù)值模擬，包括小尺度問(wèn)題 (如海洋平臺(tái)立柱，錨鏈，系泊系統(tǒng) )和大尺度問(wèn)題 (如人工島，海上機(jī)場(chǎng)，儲(chǔ)油罐 )的波流場(chǎng)數(shù)值模擬和水動(dòng)力特性的計(jì)算。 1）強(qiáng)非線性水波、風(fēng)、非均勻流與海洋工程結(jié)構(gòu)物的相互作用。 （ 1）強(qiáng)非線性水波的相互作用和干擾； （ 2）強(qiáng)非線性水波、風(fēng)、非均勻流與海洋工程結(jié)構(gòu)物的相互作用； （ 3）船舶與海洋浮體非線性響應(yīng)的機(jī)理與預(yù)報(bào)方法。 ● 潛水器前沿技術(shù) 研究新概念潛水器和水下作業(yè)方法、潛水器總體和集成技術(shù)與方法、水下航行和推進(jìn) 的流體動(dòng)力分析和優(yōu)化、潛水器特種材料和結(jié)構(gòu)、深水遠(yuǎn)距離動(dòng)力和信息傳輸、深水布放回收技術(shù)及其關(guān)鍵過(guò)程機(jī)理研究、海洋環(huán)境潛水器動(dòng)力學(xué)和操縱控制、水下定位、環(huán)境感知和人工智能等。 Spar濕拖運(yùn)輸 TLP與 FPSO聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng) 二、海洋工程的前沿技術(shù)問(wèn)題 （ 2）海洋管線與立管 ● 海洋管線與立管設(shè)計(jì)技術(shù) 海洋管線、立管的設(shè)計(jì)技術(shù)；海洋管線和立管在油氣生產(chǎn)輸送系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)；海洋管線和立管在鉆探系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)等。 二、海洋工程的前沿技術(shù)問(wèn)題 海洋油氣資源開(kāi)發(fā)、海洋空間利用、船舶與海洋工程制造工程實(shí)際提出了一系列的重大科學(xué)技術(shù)問(wèn)題： （ 1）海洋資源開(kāi)發(fā)裝備 ● 新概念海洋工程結(jié)構(gòu)物研究開(kāi)發(fā)技術(shù) 新概念海洋平臺(tái)開(kāi)發(fā)；邊際油田開(kāi)發(fā)技術(shù)；新型特種海上工作船研制關(guān)鍵技術(shù)；天然氣水合物勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)；海上風(fēng)能、波浪能、潮汐能、溫差能等新型海洋能源利用技術(shù)與裝備；海水、礦產(chǎn)、生物等海洋資源利用技術(shù)與裝備開(kāi)發(fā)；超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)物、超大型儲(chǔ)油裝置等。 （ 3）為國(guó)防安全保障作出貢獻(xiàn) 研究中的美國(guó)海軍移動(dòng)基地 (VLFS) 英尺3507504500 ??捍衛(wèi)國(guó)家主權(quán)尊嚴(yán)、海洋權(quán)益和資源、維護(hù)領(lǐng)土完整。其中南海探明的油氣資源大約為 400億噸。 海洋工程學(xué)科的技術(shù)支撐作用：支撐 海洋開(kāi)發(fā)裝備的研制、開(kāi)發(fā)及技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。 目前人類開(kāi)發(fā)的海洋資源主要包括：油氣資源，空間資源，礦產(chǎn)資源，生物資源，綠色能源，旅游資源等。學(xué)科前沿講座 一、海洋工程學(xué)科的戰(zhàn)略地位 海洋面積大約占地球表面積的 70％，水量約占地球上總水量的 97%左右，蘊(yùn)藏豐富的資源，具有重要的戰(zhàn)略價(jià)值。 我國(guó)海洋戰(zhàn)略發(fā)展的三大目標(biāo)： 2023年前：逐步拓展到全部領(lǐng)海和經(jīng)濟(jì)專屬區(qū)； 2030年前后，逐步拓展到西太平洋和印度洋； 2050年前后，拓展到全球公海 。 裝備：深海油氣資源勘探、開(kāi)發(fā)、施工、運(yùn)輸?shù)鹊暮Ｑ蠊こ檀笮脱b備、深海工程裝備、用以資源運(yùn)輸、海洋空間利用和開(kāi)發(fā)支持的新型船舶和浮體。 我國(guó)深海技術(shù)落后，與國(guó)外差距很大，不具備深海裝備的研究制造安裝能力。 1）南海石油被盜采 2）海上運(yùn)輸通道：馬六甲海峽 3）南海海洋權(quán)益受到侵犯和挑戰(zhàn) 4）祖國(guó)尚未統(tǒng)一 “奧德賽”號(hào)發(fā)射平臺(tái)，由鉆井平臺(tái)改裝的發(fā)射場(chǎng)，航行速度 22公里 /小時(shí)。 圖 半潛式風(fēng)電基礎(chǔ) 波浪發(fā)電裝置 五萬(wàn)噸級(jí)渤海友誼號(hào) FPSO 二、海洋工程的前沿技術(shù)問(wèn)題 ● 深海平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù) 新概念深海平臺(tái)、半潛式平臺(tái)、立柱式平臺(tái)（ SPAR）、張力腿平臺(tái)（ TLP）、深海平臺(tái)定位系統(tǒng)和立管系統(tǒng)、深海平臺(tái)海上運(yùn)輸與安裝關(guān)鍵技術(shù)。 ● 海洋管線與立管所受環(huán)境載荷 海洋流和波浪對(duì)管線和立管的非線性載荷作用；水面結(jié)構(gòu)物與管線和立管的耦合運(yùn)動(dòng)效應(yīng)；海底環(huán)境對(duì)管線和立管的非線性載荷作用；極端海洋環(huán)境條件下管線和立管所受環(huán)境載荷分析等。 ● 深?？臻g站 研究深?？臻g站頂層設(shè)計(jì)與總體優(yōu)化技術(shù)、深海空間站超大潛深結(jié)構(gòu)技術(shù)、深?？臻g站水動(dòng)力性能優(yōu)化與綜合預(yù)報(bào)技術(shù)、深?？臻g站潛器搭載與收放技術(shù)、深?？臻g站站載系統(tǒng)等。 理論研究的精細(xì)化、工程實(shí)際應(yīng)用的精度要求，使非線性動(dòng)力研究一直是、未來(lái)一段時(shí)間也將是船舶與海洋工程研究者的最關(guān)心問(wèn)題之一。 2）深水極端非線性海洋環(huán)境，以及淺水非線性海洋環(huán)境的研究； 3）船舶與海洋浮體整體非線性響應(yīng)的機(jī)理與預(yù)報(bào)方法，包括：三維非線性水彈性與擊振、參數(shù)型橫搖運(yùn)動(dòng)的時(shí)域分析、極限運(yùn)動(dòng)與傾覆分析、液艙晃蕩與船舶運(yùn)動(dòng)非線性耦合分析、超大型 FPSO淺水效應(yīng)以及多浮體水動(dòng)力性能研究等。 2）深海水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的數(shù)值模擬，包括分層流和內(nèi)波，復(fù)雜潛流，深海管線內(nèi)流和外流耦合，立管多模態(tài)渦激振動(dòng)，海洋結(jié)構(gòu)物大變形流固耦合的水彈性問(wèn)題，深海錨鏈系統(tǒng)的數(shù)值分析和水動(dòng)力性能計(jì)算。 6）船舶與海洋工程水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題數(shù)值計(jì)算的非確定性分析，包括對(duì)數(shù)學(xué)模型、湍流模式、方程離散、數(shù)值方法、編程過(guò)程、編譯系統(tǒng)等誤差源的非確定性分析。 四、海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向 流固耦合 ● 單體彈性浮式結(jié)構(gòu)物的動(dòng)力響應(yīng)研究 研究單體浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)的時(shí)域分析理論；碰擊作用下的彈性浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)；甲板上浪作用下的彈性浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)；考慮二階波浪力作用下的彈性浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)等。 ● 大型海上裝備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 研究海上風(fēng)、浪、流環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與分析方法；海上裝備運(yùn)動(dòng)性能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法；系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)與載荷現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期自動(dòng)同步采集、傳輸與處理；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)距離遙控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。 海洋結(jié)構(gòu)物局部強(qiáng)度與疲勞壽命 ● 海洋結(jié)構(gòu)物疲勞分析 研究高強(qiáng)度鋼等海洋工程結(jié)構(gòu)材料在海洋環(huán)境條件下的疲勞性能研究 。 海洋結(jié)構(gòu)物非線性動(dòng)力響應(yīng) ● 海洋結(jié)構(gòu)物極端響應(yīng) 研究深水極端非線性海洋環(huán)境載荷，海洋結(jié)構(gòu)物整體非線性響應(yīng)破壞機(jī)理與預(yù)報(bào)方法。 四、海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向 基于可靠性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)的結(jié)構(gòu)分析方法 ● 船舶與海洋結(jié)構(gòu)物全壽命周期安全性評(píng)估 研究船舶與海洋結(jié)構(gòu)物自診斷與安全性評(píng)價(jià)；全生命周期下的船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)與建造理論；船舶與海洋結(jié)構(gòu)物全壽命風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策；海洋結(jié)構(gòu)物正常使用工況條件下的危險(xiǎn)區(qū)域的識(shí)別；海洋結(jié)構(gòu)物在極端環(huán)境條件下風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)等。 ● 極端災(zāi)害環(huán)境下深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)動(dòng)力特性 研究極端環(huán)境荷載作用下深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)與安全性評(píng)估；海洋結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)與海底沖刷的耦合動(dòng)力分析；深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)與周圍地層介質(zhì)相互作用的模型試驗(yàn)技術(shù)；地震等極端災(zāi)害環(huán)境作用下海底地基砂土液化及對(duì)結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)強(qiáng)度的影響。 2023年 7月 18日海試成功。 ● 波浪能 研究大中型岸式振蕩水柱波能發(fā)電裝置的研究、設(shè)計(jì)及優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)；離岸式波能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)；波能利用裝置發(fā)電平穩(wěn)出力 波浪能發(fā)電設(shè)備 潮汐能發(fā)電設(shè)備 海洋深水立管的組成與種類 ● 立管組成 海洋立管是連接水面浮式裝置和位于海床的海底設(shè)備 (如井口、 PLEM、總管 )的導(dǎo)管，是現(xiàn)代海洋工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的重要組成部分之一，同時(shí)也是薄弱易損的構(gòu)件之一。按照線型分又可以分為頂張力立管 (TTRs)、鋼懸鏈線立管 (SCR)、惰性 S立管、陡峭型 S立管、陡峭型波浪立管等。 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 立管參激振動(dòng) ● 立管的參激振動(dòng) 立管的浮體（船舶或者平臺(tái)）升沉運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致立管上端邊界受到激勵(lì)，由此產(chǎn)生兩個(gè)效應(yīng)，其一是導(dǎo)致立管的上端邊界是可動(dòng)的；其二是引起立管軸向力隨浮體運(yùn)動(dòng)而發(fā)生時(shí)變，這兩個(gè)效應(yīng)使得立管水平彎曲振動(dòng)加大，這既是立管的參激振動(dòng)問(wèn)題。 ● 立管渦激振動(dòng)鎖定 當(dāng)旋渦本身的泄放頻率同立管結(jié)構(gòu)自振頻率接近時(shí)，發(fā)生立管振動(dòng)“頻率鎖定（ lockin）”現(xiàn)象，立管結(jié)構(gòu)的振動(dòng)驅(qū)使旋渦的泄放頻率在一個(gè)較大的斯特哈拉數(shù)范圍內(nèi)鎖定在結(jié)構(gòu)的自振頻率附近，此時(shí)渦激升力急劇增大，導(dǎo)致柱體發(fā)生劇烈的振動(dòng)。加速立管的疲勞損傷，導(dǎo)致立管的疲勞破壞。 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 ● 深海立管參激振動(dòng)和渦激耦合振動(dòng)立管疲勞累積損傷研究 考慮平臺(tái)規(guī)則升沉和隨機(jī)升沉運(yùn)動(dòng)，分別研究簡(jiǎn)諧參數(shù)激勵(lì) 渦激振動(dòng)疲勞以及隨機(jī)參數(shù)激勵(lì) 渦激振動(dòng)疲勞特性。 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 ● 參數(shù)激勵(lì)和渦激振動(dòng)疲勞壽命評(píng)估方法 綜合考慮隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)和渦激振動(dòng)，揭示立管疲勞累積損傷機(jī)理，提出立管疲勞累積損傷計(jì)算和立管疲勞壽命的預(yù)報(bào)方法。 五、深海立管參激 渦激振動(dòng)及疲勞研究 理論研究技術(shù)路線及主要方法 采用的理論與方法 立管參數(shù)激勵(lì)振動(dòng)研究 參數(shù)激勵(lì)與渦激聯(lián)合振動(dòng)研究 立管損傷與疲勞分析方法研究 立管參激振動(dòng)模型試驗(yàn) （ 1）總的理論與方法 理論分析 +編程數(shù)值計(jì)算 +商業(yè)軟件計(jì)算 +模型實(shí)驗(yàn)。 六、 SPAR平臺(tái)參激運(yùn)動(dòng)特性及穩(wěn)定性研究 深水 Spar平臺(tái)的發(fā)展 第一代：經(jīng)典（ CLASSIC） SPAR平臺(tái)； 第二代：桁架式 (TRUSS) SPAR平臺(tái) 第三代：多柱式（ CELL） SPAR平臺(tái) 六、 SPAR平臺(tái)參激運(yùn)動(dòng)特性及穩(wěn)定性研究 深水 SPAR平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式主要性能 SPAR 主要運(yùn)動(dòng)性能有主體決定。此外，垂蕩和縱搖耦合運(yùn)動(dòng)，發(fā)生 Mathieu失